Los químicos están trabajando para sintetizar la próxima generación de supermateriales para electrónica de alto rendimiento, células solares, fotodetectores y computadoras cuánticas. Si bien han avanzado con materiales compuestos, aún no han logrado desarrollar materiales inalterados o "independientes" para tales dispositivos, según una reseña publicada en la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados .

El grafeno es un material de carbono derivado del grafito, el mismo tipo de material que se encuentra en los lápices, pero está dispuesto en una celosía alveolar de un átomo de espesor. Descubierto en 2004, La disposición bidimensional del grafeno le confiere propiedades "extraordinarias", incluyendo resistencia extrema y conductividad electrónica "maravillosamente alta".

Sin embargo, la celosía apretada carece de una banda prohibida semiconductora, que es esencial para los dispositivos electrónicos. Por lo tanto, Los científicos han estado buscando materiales alternativos que tengan bandgaps, pero aún tienen una estructura similar al grafeno.

Se ha prestado mucha atención a los puntos cuánticos de grafeno, que son pequeños segmentos de grafeno, aproximadamente de 10 a 100 nm de carbono con hexágonos de ancho y menos de 30 hojas atómicas de espesor. Para que los puntos se comporten más como grafeno 2-D, Los equipos de investigación han agregado otras moléculas para cambiar la estructura y función del material.

Por ejemplo, un equipo unió grupos moleculares que contienen nitrógeno a puntos cuánticos de grafeno. Descubrieron que diferentes combinaciones moleculares alteraron la estructura electrónica del punto cuántico de formas únicas. Esto cambió el color de la luz que producía el material cuando se exponía a la electricidad, que es útil para fotodetectores y diodos emisores de luz. Varios equipos han construido y probado fotodetectores utilizando puntos cuánticos de grafeno con éxito. También se ha demostrado que el material mejora el rendimiento de las células solares sensibilizadas con colorante.

Los investigadores también están investigando análogos de grafeno de silicio y germanio, llamado silicene y germanene, y sus respectivas formas hidrogenadas, silicano y germanano. Están probando cómo diferentes métodos y estructuras de preparación, como múltiples capas y moléculas agregadas, afectar el rendimiento de posibles dispositivos electrónicos o fotónicos.

Si bien el silicene y germanene no se han preparado sin moléculas añadidas hasta ahora, los materiales modificados se parecen mucho a los materiales 2-D teóricamente predichos. Comprender las propiedades de los materiales modificados es un "buen punto de partida" para desarrollar futuros nanomateriales. según los autores del artículo.

Por último, los revisores, dirigido por Hideyuki Nakano de Toyota Central R&D Labs en Japón, son optimistas de que los dispositivos electrónicos y los materiales de almacenamiento de energía puedan desarrollarse utilizando estos materiales en un futuro próximo.