Por primera vez, un equipo de investigación logró estabilizar y obtener imágenes directamente de pequeños grupos de átomos de gases nobles a temperatura ambiente. Este logro abre interesantes posibilidades para la física de la materia condensada y sus aplicaciones en la tecnología de la información cuántica.
La clave de este avance, logrado por investigadores de la Universidad de Viena en colaboración con colegas de la Universidad de Helsinki, fue la inclusión de átomos de gas noble entre dos capas de grafeno. Esto supera la dificultad de que los gases nobles no formen estructuras estables en condiciones experimentales a temperatura ambiente.
Los detalles del método y las primeras imágenes microscópicas electrónicas de estructuras de gases nobles (criptón y xenón) se han publicado en Nature Materials. .
El grupo de Jani Kotakoski de la Universidad de Viena estaba estudiando el uso de la irradiación de iones para cambiar las propiedades del grafeno y otros materiales bidimensionales cuando notaron algo inusual:cuando se utilizan gases nobles para la irradiación, pueden quedar atrapados entre dos capas de grafeno. Esto sucede cuando los iones del gas noble son lo suficientemente rápidos como para penetrar la primera capa de grafeno, pero no la segunda.
Una vez atrapados entre las capas, los gases nobles pueden moverse libremente. Esto se debe a que no forman enlaces químicos. Sin embargo, para acomodar los átomos de los gases nobles, el grafeno se dobla y forma pequeñas burbujas. Aquí, dos o más átomos de gas noble pueden encontrarse y formar nanoclusters de gas noble bidimensionales, regulares y muy compactos.
"Observamos estos grupos utilizando microscopía electrónica de transmisión de barrido, y es realmente fascinante y muy divertido observarlos. Giran, saltan, crecen y se encogen a medida que los tomamos imágenes", dice Manuel Längle, autor principal del estudio. "Colocar los átomos entre las capas fue la parte más difícil del trabajo. Ahora que lo hemos hecho, tenemos un sistema simple para estudiar procesos fundamentales relacionados con el crecimiento y el comportamiento de los materiales", añade.
Respecto al trabajo futuro del grupo, Kotakoski dice:"Los próximos pasos son estudiar las propiedades de los cúmulos con diferentes gases nobles y cómo se comportan a bajas y altas temperaturas. Debido al uso de gases nobles en fuentes de luz y láseres, estas nuevas estructuras permitir aplicaciones futuras, por ejemplo en tecnología de la información cuántica."
Más información: Manuel Längle et al, Clústeres bidimensionales de gases nobles de pocos átomos en un sándwich de grafeno, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01780-1
Información de la revista: Materiales naturales
Proporcionado por la Universidad de Viena
