Una imagen anular de campo oscuro de alto ángulo de diselenuro de renio puro. En la clave de abajo a la derecha, Los átomos de renio son azules y los de selenio son amarillos. Crédito:Laboratorio Nacional de Oak Ridge
La sustitución de átomos en el proceso de fabricación de aleaciones bidimensionales no solo permite personalizarlos para las aplicaciones, sino que también puede convertirlos en magnéticos. según los científicos de la Universidad de Rice y sus colaboradores.
Un nuevo artículo en Advanced Materials describe cómo los investigadores de Rice, Laboratorio Nacional Oak Ridge, la Universidad del Sur de California (USC) y la Universidad de Kumamoto en Japón utilizaron la deposición de vapor químico (CVD) para hacer láminas de un átomo de espesor y, en el mismo paso, adapte sus propiedades agregando otros elementos a través de un proceso conocido como dopaje.
Descubrieron por sorpresa que también podían dar propiedades magnéticas a las láminas 2-D.
Los laboratorios trabajaron con dicalcogenuros de metales de transición, aleaciones que combinan un metal de transición y átomos de calcógeno en un solo material. Los metales de transición son elementos estables que se encuentran en el medio de la tabla periódica. Los calcógenos incluyen azufre, selenio y telurio, también vecinos entre sí en la mesa.
Al agregar un elemento dopante a la mezcla durante la ECV, los investigadores demostraron que era posible reorganizar los átomos en las hojas de cristal 2-D resultantes. Demostraron varias configuraciones diferentes y descubrieron que podían reemplazar algunos átomos directamente con el dopante. Estos cambios físicos llevaron a cambios en las propiedades mecánicas y electrónicas de los cristales planos, dijo el coautor e investigador postdoctoral de Rice, Chandra Sekhar Tiwary.
Una imagen de diselenuro de molibdeno dopado con renio muestra cómo la estructura atómica del material ha sido reordenada por la adición. La clave muestra las posiciones de los átomos de renio en azul, selenio en amarillo y molibdeno en rojo. Crédito:Laboratorio Nacional de Oak Ridge
El laboratorio Rice de Pulickel Ajayan dirigió el proyecto para probar teorías de investigadores de la USC que calcularon que el dopaje de los materiales forzaría una transición de fase en los cristales 2-D. El equipo de Rice confirmó la teoría de que agregar renio en varias cantidades al diselenuro de molibdeno durante el crecimiento les permitiría adaptar sus propiedades cambiando su estructura atómica. Las firmas magnéticas fueron una ventaja.
"Generalmente, cuando haces un material magnético, comienzas con elementos magnéticos como el hierro o el cobalto, ", dijo la estudiante de posgrado y coautora principal Amey Apte." Rhenium, al por mayor, no es un material magnético, pero resulta que está en ciertas combinaciones a escala atómica. Funcionó fantásticamente en este caso ".
Los investigadores dijeron que las propiedades magnéticas que descubrieron podrían hacer que las aleaciones 2-D sean de interés para quienes diseñan dispositivos espintrónicos.
