Un grupo de científicos de Rusia, Estados Unidos y China han predicho la existencia de un nuevo material de carbono bidimensional a través de una simulación generada por computadora, un análogo "mosaico" del grafeno llamado fagrafeno. Los resultados de su investigación fueron publicados recientemente en la revista Nano letras .

"A diferencia del grafeno, una estructura de panal hexagonal con átomos de carbono en sus uniones, fagrafeno se compone de penta-, anillos de carbono hexa y heptagonal. Su nombre proviene de una contracción de Penta-Hexa-heptA-graphene, "dice Oganov, jefe del Laboratorio de Diseño Informático del MIPT.

Materiales bidimensionales, compuesto por una capa de un átomo de espesor, han atraído una gran atención de los científicos en las últimas décadas. El primero de estos materiales, grafeno fue descubierto en 2004 por dos graduados del MIPT, Andre Geim y Konstantin Novoselov. En 2010, Geim y Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por ese logro.

Debido a su estructura bidimensional, el grafeno tiene propiedades absolutamente únicas. La mayoría de los materiales pueden transmitir corriente eléctrica cuando los electrones libres tienen una energía que corresponde a la banda de conducción del material. Cuando hay una brecha entre el rango de posibles energías electrónicas, la banda de valencia, y el rango de conductividad (la llamada zona prohibida), el material actúa como aislante. Cuando la banda de valencia y la banda de conducción se superponen, actúa como conductor, y los electrones pueden moverse bajo la influencia del campo eléctrico.

En grafeno, cada átomo de carbono tiene tres electrones que están unidos a electrones en átomos vecinos, formando enlaces químicos. El cuarto electrón de cada átomo está "deslocalizado" en toda la hoja de grafeno, lo que le permite conducir corriente eléctrica. Al mismo tiempo, la zona prohibida en el grafeno tiene un ancho cero. Si traza la energía del electrón y su ubicación en forma de gráfico, obtienes una figura parecida a un reloj de arena, es decir, dos conos conectados por vértices. Estos se conocen como conos de Dirac.

Debido a esta condición única, los electrones en el grafeno se comportan de manera muy extraña:todos tienen la misma velocidad (que es comparable a la velocidad de la luz), y no poseen inercia. Parece que no tienen masa. Y, según la teoría de la relatividad, las partículas que viajan a la velocidad de la luz deben comportarse de esta manera. La velocidad de los electrones en el grafeno es de unos 10 mil kilómetros por segundo (las velocidades de los electrones en un conductor típico varían desde centímetros hasta cientos de metros por segundo).

Fagrafeno, descubierto por Oganov y sus colegas mediante el uso del algoritmo USPEX, así como el grafeno, es un material en el que aparecen los conos de Dirac, y los electrones se comportan de manera similar a las partículas sin masa.

"En fagrafeno, debido a la diferente cantidad de átomos en los anillos, los conos de Dirac están "inclinados". Es por eso que la velocidad de los electrones depende de la dirección. Este no es el caso del grafeno. Sería muy interesante para un uso práctico futuro ver dónde será útil variar la velocidad del electrón, "Explica Artyom Oganov.

Phagraphene posee todas las demás propiedades del grafeno que le permite ser considerado un material avanzado para dispositivos electrónicos flexibles. transistores, baterías solares, unidades de visualización y muchas otras cosas.