(Izquierda) Estructura superatómica y (derecha) escamas exfoliadas de 15 nm de espesor del material Re6Se8Cl2. Crédito:Zhong et al. © 2018 Sociedad Química Estadounidense
Los átomos son los bloques de construcción básicos de toda la materia, al menos, esa es la imagen convencional. En un nuevo estudio, Los investigadores han fabricado el primer semiconductor 2-D superatómico, un material cuyas unidades básicas no son átomos sino superátomos, grupos atómicos que exhiben algunas de las propiedades de uno o más átomos individuales. Los investigadores esperan que el nuevo material sea solo el primer miembro de lo que se convertirá en una nueva familia de semiconductores 2-D cuyas estructuras superatómicas expandirán en gran medida la diversidad. funcionalidad y aplicaciones de materiales 2-D.
Xinjue Zhong y coautores de la Universidad de Columbia en EE. UU., CNR-ISTM y D3-CompuNet en el Instituto Italiano de Tecnología en Italia, y CNRS UMR, Universidad de Angers en Francia, han publicado un artículo sobre el primer semiconductor 2-D superatómico en un número reciente de Nano letras .
"Este trabajo abre las puertas a nuevas clases de materiales 2-D con potencialmente mayor capacidad de sintonización y control de sus propiedades físicas, "dijo el coautor Xiaoyang Zhu de la Universidad de Columbia Phys.org .
Como explican los investigadores en su artículo, el campo de los materiales 2-D es todavía un área de investigación muy joven, y la mayoría de los materiales 2-D tienen actualmente estructuras relativamente simples. Grafeno por ejemplo, consta de una sola capa de átomos de carbono. A diferencia de, los materiales a granel estudiados en química del estado sólido tienen una variedad mucho mayor de complejidad estructural, lo que ha dado lugar a una variedad de productos eléctricos, óptico, y aplicaciones magnéticas.
En el nuevo estudio, los investigadores muestran que el diseño de materiales 2-D con una estructura superatómica puede proporcionar un camino hacia la realización de una mayor diversidad y las aplicaciones resultantes. Aunque los materiales superatómicos se han demostrado previamente en tres dimensiones, hasta ahora no ha sido posible preparar estos materiales en dos dimensiones debido a la falta de enlace covalente entre los superátomos.
Aquí, los investigadores investigaron un material poco estudiado llamado Re 6 Se 8 Cl 2 , informó por primera vez en 1983. Su análisis reveló que la estructura del material no consta de capas de átomos individuales como en el grafeno, sino de "celosías pseudocuadradas de racimos inclinados" característicos de una estructura superatómica.
En este material, los grupos superatómicos están unidos por fuertes enlaces covalentes, sin embargo, las interacciones entre capas son débiles, permitiendo exfoliar finas láminas del material manteniendo su estructura superatómica. Usando el método de la cinta adhesiva, los investigadores produjeron escamas superatómicas de aproximadamente 15 nm de espesor, y actualmente están trabajando en la preparación de escamas monocapa.
Basado en sus pruebas iniciales de las propiedades electrónicas y ópticas del Re 6 Se 8 Cl 2 copos los investigadores esperan que la estructura excepcionalmente compleja de tales semiconductores 2-D superatómicos ofrecerá un enfoque prometedor para la realización de materiales 2-D con novedosos, propiedades y funcionalidades ajustables.
"Planeamos explorar la multifuncionalidad, control de los grados de libertad electrónicos y fonónicos, y fenómenos físicos fuertemente correlacionados en estos nuevos semiconductores 2-D, "Dijo Zhu.
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