Desde que los investigadores de la Universidad de Manchester utilizaron un trozo de cinta para aislar, o "exfoliar, "una sola capa de carbono, conocido como grafeno, Los científicos han estado investigando la creación y las aplicaciones de materiales bidimensionales con el fin de hacer avanzar la tecnología de nuevas formas. Los científicos han teorizado sobre muchos tipos diferentes de materiales bidimensionales, pero produciéndolos, aislando una capa a la vez de una fuente tridimensional en capas, a menudo presenta un desafío.

Salvador Barraza-López, profesor asociado de física, y su grupo de investigación están estudiando materiales 2-D llamados monocalcogenuros del grupo IV, que incluye seleniuro de estaño, sulfuro de germanio, sulfuro de estaño (II), telururo de estaño y seleniuro de estaño, entre otros.

En forma tridimensional, estos materiales tienen muchas propiedades útiles. Por ejemplo, actualmente se utilizan en células solares. Algunos monocalcogenuros del grupo IV también son ferroeléctricos cuando se exfolian hasta el límite 2-D, lo que significa que contienen pares de cargas positivas y negativas que crean un momento dipolar macroscópico.

Si bien algunos de estos materiales bidimensionales se han cultivado, nadie ha despegado con éxito una capa bidimensional estable de un monocalcogenuro del grupo IV. En un manuscrito reciente titulado "El agua se divide para degradar monocalcogenuros bidimensionales del grupo IV en nanosegundos" y publicado en la revista Ciencia Central ACS , Barraza-López explicó una posible razón de esto.

Barraza-Lopez dijo que, incluso en las condiciones experimentales más estrictas, Las moléculas de agua ambiental se pueden encontrar cerca de estos materiales. Y al igual que estos materiales, el agua también lleva un dipolo eléctrico. Barraza López explicó que la interacción de los dipolos se puede observar en circunstancias cotidianas:“El tirón de pequeños trozos de papel con un peine que se utilizó recientemente sobre el cabello seco se puede explicar como el efecto de un campo eléctrico no homogéneo en el peine acelerador eléctrico macroscópico dipolos en ese trozo de papel cercano, " él dijo.

Taneshwor Kaloni, un ex asociado postdoctoral en el laboratorio de Barraza-Lopez, realizaron cálculos por computadora que emulan monocapas de estos materiales que interactúan con moléculas de agua a temperatura ambiente y presión ambiental. El equipo demostró que cuando las moléculas de agua están cerca de estos materiales, se sienten atraídos por ellos. Esta atracción crea una enorme acumulación de energía cinética, que conduce a la división de las moléculas de agua, y desestabiliza los materiales 2-D como resultado de esta reacción química. Barraza-López explicó que se sorprendió al saber que este proceso creaba suficiente energía para dividir las moléculas de agua, porque la energía cinética requerida excede 70, 000 grados centígrados.

En cierto sentido, la dificultad para exfoliar estos materiales puede conducir a una nueva tecnología para la producción de hidrógeno a partir de materiales bidimensionales, aunque se requieren muchos estudios adicionales para lograr tal objetivo.