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  • Las nanopartículas metálicas metaestables podrían encontrar uso en electrónica, óptica

    Los científicos de la Universidad de Rice ampliaron su técnica para producir grafeno en un instante para adaptar las propiedades de los dicalcogenuros 2D disulfuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno. convirtiéndolos rápidamente en metálicos metaestables para aplicaciones electrónicas y ópticas. Crédito:Tour Group / Rice University

    Los científicos de la Universidad de Rice han ampliado su técnica para producir grafeno en un instante para adaptar las propiedades de otros materiales 2-D.

    Los laboratorios del químico James Tour y el teórico de materiales Boris Yakobson informaron en el informe de la American Chemical Society ACS Nano Han "flasheado" con éxito cantidades a granel de dicalcogenuros 2-D, cambiándolos de semiconductores a metálicos.

    Estos materiales son valiosos para la electrónica, catálisis y como lubricantes, entre otras aplicaciones.

    El proceso emplea calentamiento instantáneo Joule, que utiliza una carga eléctrica para elevar drásticamente la temperatura del material, para convertir el disulfuro de molibdeno y el disulfuro de tungsteno semiconductores. La duración del pulso y los aditivos seleccionados también pueden controlar las propiedades de los productos ahora metálicos.

    "Este proceso rápido nos permite hacer una clase completamente nueva de materiales de gran valor a gran escala y sin el uso de disolventes o agua, "Dijo Tour.

    Los dicalcogenuros bidimensionales parecen grafeno hexagonal desde arriba, pero verlos desde un ángulo revela una estructura similar a un sándwich. En disulfuro de molibdeno, por ejemplo, un solo plano de átomos de molibdeno se encuentra entre similares, pero compensado, planos de azufre.

    Fabricar cada material en su fase metálica (conocida como 1T) anteriormente requería procesos mucho más complejos, según los investigadores. Incluso entonces, se sabía que los productos eran inestables en condiciones ambientales. El calentamiento Flash Joule parece resolver ese problema, produciendo dicalcogenuros metaestables en una milésima de segundo.

    Una imagen de microscopio electrónico muestra disulfuro de tungsteno en su estado 1T metaestable. Los puntos naranjas representan átomos de azufre, el azul representa tungsteno. Los científicos de la Universidad de Rice utilizaron calentamiento flash Joule para adaptar las propiedades de los dicalcogenuros 2D, convirtiéndolos rápidamente en metálicos metaestables para aplicaciones electrónicas y ópticas. Crédito:Tour Group / Rice University

    En polvo, Los dicalcogenuros disponibles comercialmente mezclados con negro de carbón o polvo de tungsteno para aumentar su conductividad se colocaron en un tubo de cerámica tapado con electrodos y se destellaron con más de 1, 350 amperios de potencia por una fracción de segundo, luego se enfrió rápidamente. Con el tubo al vacío, se ventilaron gases extraños, dejando en su mayoría metálicos puros para ser cosechados.

    Según los cálculos del equipo de Yakobson, la gran entrada de energía obliga a que aparezcan defectos estructurales en las redes cristalinas de los materiales, agregando cargas negativas que hacen que 1T sea la fase termodinámicamente preferida.

    "Es una interesante encarnación rápida del principio de Le Chatelier:bajo voltaje, el material cambia a una fase 1T más conductora, para contrarrestar / reducir los campos eléctricos aplicados, "dijo la coautora Ksenia Bets, investigador del grupo Yakobson. "Nuestros cálculos detallados revelan que la trayectoria cinética es indirecta:la sublimación del azufre crea una red rica en vacantes que prefiere enérgicamente una estructura 1T".

    El hecho de que las condiciones y los aditivos puedan influir en el producto final debe conducir a un estudio sistemático sobre posibles variaciones, Tour dijo.

    La estudiante graduada de Rice, Weiyin Chen, es la autora principal del artículo. Los coautores adicionales son los estudiantes graduados de Rice Zhe Wang, Emily McHugh, Wala Algozeeb y Jinhang Chen; los investigadores postdoctorales Duy Xuan Luong y Bing Deng; los ex alumnos Muqing Ren y Michael Stanford; el profesor asistente de investigación Hua Guo; el científico investigador Guanhui Gao; y los estudiantes universitarios John Tianci Li y William Carsten.

    Tour es el T.T. y W.F. Cátedra Chao de Química y profesor de informática y de ciencia de los materiales y nanoingeniería. Yakobson es profesor Karl F. Hasselmann de ciencia de materiales y nanoingeniería y profesor de química.


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