Descubren una nueva red de carbono atómicamente delgada como el grafeno

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Investigadores de Alemania y Finlandia descubren un nuevo tipo de material de carbono atómicamente delgado.

El carbono existe en varias formas. Además del diamante y el grafito, existen formas recientemente descubiertas con propiedades asombrosas.

Por ejemplo, el grafeno, con un grosor de una sola capa atómica, es el material más delgado conocido y sus propiedades inusuales lo convierten en un candidato extremadamente interesante para aplicaciones como la electrónica del futuro y la ingeniería de alta tecnología.

En el grafeno, cada átomo de carbono está vinculado a tres vecinos, formando hexágonos dispuestos en una red de panal.

Los estudios teóricos han demostrado que los átomos de carbono también pueden organizarse en otros patrones de redes planas, sin dejar de unirse a tres vecinos, pero ninguna de estas redes predichas se había realizado hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Marburg en Alemania y la Universidad Aalto en Finlandia han descubierto ahora una nueva red de carbono, que es atómicamente delgada como el grafeno, pero está formada por cuadrados, hexágonos y octágonos que forman una red ordenada.

Confirmaron la estructura única de la red utilizando microscopía de sonda de barrido de alta resolución y, curiosamente, encontraron que sus propiedades electrónicas son muy diferentes de las del grafeno.

A diferencia del grafeno y otras formas de carbono, la nueva red de bifenileno, como se denomina el nuevo material, tiene propiedades metálicas.

Las franjas estrechas de la red, de solo 21 átomos de ancho, ya se comportan como un metal, mientras que el grafeno es un semiconductor de este tamaño.

“Estas franjas podrían usarse como cables conductores en futuros dispositivos electrónicos basados en carbono”. dijo el profesor Michael Gottfried, de la Universidad de Marburg, quien lidera el equipo que desarrolló la idea.

El autor principal del estudio, Qitang Fan de Marburg continúa:

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“Esta nueva red de carbono también puede servir como un material de ánodo superior en baterías de iones de litio, con una mayor capacidad de almacenamiento de litio en comparación con la de los materiales actuales basados en grafeno“.

El equipo de la Universidad de Aalto ayudó a obtener imágenes del material y descifrar sus propiedades.

El grupo del profesor Peter Liljeroth llevó a cabo la microscopía de alta resolución que mostró la estructura del material, mientras que los investigadores dirigidos por el profesor Adam Foster utilizaron simulaciones y análisis por computadora para comprender las emocionantes propiedades eléctricas del material.

El nuevo material se fabrica ensamblando moléculas que contienen carbono sobre una superficie de oro extremadamente lisa.

Estas moléculas primero forman cadenas, que consisten en hexágonos enlazados, y una reacción posterior conecta estas cadenas para formar los cuadrados y octágonos.

Una característica importante de las cadenas es que son quirales, lo que significa que existen en dos tipos de duplicación, como la mano derecha e izquierda.

Solo cadenas del mismo tipo se agregan sobre la superficie de oro, formando conjuntos bien ordenados, antes de que se conecten.

Esto es fundamental para la formación del nuevo material de carbono, porque la reacción entre dos tipos diferentes de cadenas conduce solo al grafeno.

“La nueva idea es utilizar precursores moleculares que se modifican para producir bifenileno en lugar de grafeno“, explica Linghao Yan, quien llevó a cabo los experimentos de microscopía de alta resolución en la Universidad de Aalto.

Por ahora, los equipos trabajan para producir hojas más grandes del material, de modo que se pueda explorar más a fondo su potencial de aplicación.

Sin embargo, “Estamos seguros de que este nuevo método de síntesis conducirá al descubrimiento de otras redes de carbono novedosas“. dijo el profesor Liljeroth.

Fuente: Aalto University