Cómo hacer bordes perfectos en materiales 2D
Los investigadores adaptaron las propiedades de los materiales utilizando un producto químico "mágico" y fundaron una empresa nueva
Materiales ultrafinos como el grafeno prometen una revolución en la nanociencia y la tecnología. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han hecho un importante avance en este campo. En un reciente artículo en Nature Communications presentan un método para controlar los bordes de los materiales bidimensionales usando un producto químico "mágico".
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers presentan un método para controlar finamente los bordes de materiales bidimensionales, utilizando un producto químico "mágico": el peróxido de hidrógeno.
Alexander Ericson/Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
"Nuestro método permite controlar los bordes - átomo por átomo - de una manera que es a la vez fácil y escalable, usando sólo un calentamiento suave junto con abundantes químicos amigables con el medio ambiente, como el peróxido de hidrógeno", dice Battulga Munkhbat, un investigador postdoctoral del Departamento de Física de la Universidad Tecnológica de Chalmers, y primer autor del artículo.
Materiales tan delgados como una sola capa atómica se conocen como materiales bidimensionales, o 2D. El ejemplo más conocido es el grafeno, así como el disulfuro de molibdeno, su semiconductor análogo. Los futuros desarrollos en este campo podrían beneficiarse del estudio de una característica particular inherente a tales materiales: sus bordes. El control de los bordes es un problema científico desafiante, porque son muy diferentes en comparación con el cuerpo principal de un material 2D. Por ejemplo, un tipo específico de borde que se encuentra en los dicalcogenuros de metales de transición (conocidos como TMD, como el mencionado bisulfuro de molibdeno), puede tener propiedades magnéticas y catalíticas.
Los materiales típicos de TMD tienen bordes que pueden existir en dos variantes distintas, conocidas como zigzag o sillón. Estas alternativas son tan diferentes que sus propiedades físicas y químicas no se parecen en absoluto. Por ejemplo, los cálculos predicen que los bordes en zigzag son metálicos y ferromagnéticos, mientras que los bordes de los sillones son semiconductores y no magnéticos. De forma similar a estas notables variaciones en las propiedades físicas, se podría esperar que las propiedades químicas de los bordes en zigzag y del sillón también sean muy diferentes. Si es así, podría ser posible que ciertos químicos pudieran "disolver" los bordes de los sillones, mientras que los bordes en zigzag no se verían afectados.
Ahora, tal químico "mágico" es exactamente lo que los investigadores de Chalmers han encontrado, en la forma de peróxido de hidrógeno ordinario. Al principio, los investigadores estaban completamente sorprendidos por los nuevos resultados.
"No era sólo que un tipo de borde dominara sobre los otros, sino que los bordes resultantes eran extremadamente afilados - casi atómicamente afilados. Esto indica que el producto químico "mágico" opera de una manera llamada autolimitada, eliminando material no deseado átomo por átomo, lo que eventualmente resulta en bordes en el límite atómicamente agudo. Los patrones resultantes siguieron la orientación cristalográfica del material original del TMD, produciendo hermosas nanoestructuras hexagonales atómicamente agudas", dice Battulga Munkhbat.
"Un desarrollo extremadamente fascinante"
Por lo tanto, el nuevo método, que incluye una combinación de métodos litográficos estándar de arriba abajo con un nuevo proceso de grabado anisotrópico en húmedo, permite crear bordes perfectos en materiales bidimensionales.
"Este método abre nuevas e inéditas posibilidades para los materiales de van der Waals (materiales 2D en capas). Ahora podemos combinar la física de los bordes con la física 2D en un solo material. Es un desarrollo extremadamente fascinante", dice Timur Shegai, Profesor Asociado del Departamento de Física de Chalmers y líder del proyecto de investigación.
Estos y otros materiales relacionados a menudo atraen una atención significativa de la investigación, ya que permiten avances cruciales dentro de la nanociencia y la tecnología, con aplicaciones potenciales que van desde la electrónica cuántica hasta nuevos tipos de nanodispositivos. Estas esperanzas se manifiestan en el proyecto insignia de Graphene, la mayor iniciativa de investigación de Europa, que está coordinada por la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Para poner la nueva tecnología a disposición de los laboratorios de investigación y las empresas de alta tecnología, los investigadores han fundado la empresa de nueva creación SMENA TECH, que ofrece materiales de alta calidad de TMD con agudeza atómica. Los investigadores también planean seguir desarrollando aplicaciones para estos metamateriales de agudeza atómica.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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