Un equipo de físicos y químicos ha producido las primeras cintas de grafeno porosas en las que átomos de carbono específicos en la red cristalina se reemplazan por átomos de nitrógeno. Estas cintas tienen propiedades semiconductoras que las hacen atractivas para aplicaciones en electrónica y computación cuántica. según lo informado por investigadores de las universidades de Basilea, Berna, Lancaster y Warwick en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

El grafeno consta de una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal. El material es de interés no solo para la investigación básica sino también para diversas aplicaciones dadas sus propiedades únicas, que incluyen una conductividad eléctrica excelente, así como una resistencia y rigidez asombrosas. Equipos de investigación de todo el mundo están trabajando para expandir aún más estas características mediante la sustitución de los átomos de carbono en la red cristalina con átomos de diferentes elementos. Es más, Las propiedades eléctricas y magnéticas también pueden modificarse mediante la formación de poros en la red.

Estructura en forma de escalera

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el físico Profesor Ernst Meyer de la Universidad de Basilea y el químico Dr. Shi-Xia Liu de la Universidad de Berna han logrado producir las primeras cintas de grafeno cuya red cristalina contiene tanto poros periódicos como un patrón regular de átomos de nitrógeno. La estructura de este nuevo material se asemeja a una escalera, cada peldaño contiene dos átomos de nitrógeno.

Para sintetizar estos porosos, cintas de grafeno que contienen nitrógeno, los investigadores calentaron los bloques de construcción individuales paso a paso sobre una superficie plateada al vacío. Las cintas se forman a temperaturas de hasta 220 ° C. La microscopía de fuerza atómica permitió a los investigadores no solo monitorear los pasos individuales en la síntesis, sino también para confirmar la perfecta estructura en escalera y la estabilidad de la molécula.

Propiedades extraordinarias

Usando microscopía de túnel de barrido, Los científicos del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia (SNI) de la Universidad de Basilea también demostraron que estas nuevas cintas de grafeno ya no eran conductores eléctricos. como el grafeno puro, pero en realidad se comportaron como semiconductores. Colegas de las universidades de Berna y Warwick confirmaron estos hallazgos realizando cálculos teóricos de las propiedades electrónicas. "Las propiedades semiconductoras son esenciales para las posibles aplicaciones en electrónica, ya que su conductividad se puede ajustar específicamente, "dice el Dr. Rémy Pawlak, primer autor del estudio.

De la literatura, Se sabe que una alta concentración de átomos de nitrógeno en la red cristalina hace que las cintas de grafeno se magneticen cuando se someten a un campo magnético. "Esperamos que estos porosos, cintas de grafeno dopado con nitrógeno para mostrar propiedades magnéticas extraordinarias, "dice Ernst Meyer." En el futuro, por lo tanto, las cintas podrían ser de interés para aplicaciones en computación cuántica ".