Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, junto con compañeros de otras universidades, han descubierto la posibilidad de preparar platino fino de un átomo para su uso como sensor químico. Los resultados se publicaron recientemente en la revista científica Advanced Material Interfaces.

Un esquema de átomos de platino depositados en la superficie de la "capa amortiguadora de carbono, "que es un material aislante 2-D similar al grafeno que crece epitaxialmente sobre carburo de silicio, que permite el crecimiento bidimensional del platino.

"En una palabra, Logramos hacer una capa de metal de un átomo de espesor, una especie de material nuevo. Descubrimos que este metal atómicamente delgado es súper sensible a su entorno químico. Su resistencia eléctrica cambia significativamente cuando interactúa con gases, "explica Kyung Ho Kim, postdoctorado en el Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos del Departamento de Microtecnología y Nanociencia de Chalmers, y autor principal del artículo.

La esencia de la investigación es el desarrollo de materiales 2-D más allá del grafeno.

"El platino atómicamente delgado podría ser útil para la detección eléctrica ultrasensible y rápida de sustancias químicas. Hemos estudiado el caso del platino con gran detalle, pero otros metales como el paladio producen resultados similares, "dice Samuel Lara Avila, Profesor asociado del Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos y uno de los autores del artículo.

Los investigadores utilizaron la sensible capacidad de transducción química-eléctrica del platino atómicamente delgado para detectar gases tóxicos al nivel de partes por mil millones. Lo demostraron con la detección de benceno, un compuesto que es cancerígeno incluso en concentraciones muy pequeñas, y para el cual no existe ningún aparato de detección de bajo costo.

"Este nuevo enfoque, utilizando metales atómicamente delgados, es muy prometedor para futuras aplicaciones de monitoreo de la calidad del aire, "dice Jens Eriksson, Jefe de la unidad de ciencia de sensores aplicados en la Universidad de Linköping y coautor del artículo.

Aumentar la sensibilidad de los sensores de gas de estado sólido mediante la incorporación de materiales nanoestructurados como elemento sensor activo puede complicarse por los efectos en las interfaces. Interfaces en nanopartículas, granos o los contactos pueden resultar en una respuesta de voltaje-corriente no lineal, alta resistencia eléctrica, y ultimamente, ruido eléctrico que limita la lectura del sensor.

Este trabajo reporta la posibilidad de preparar capas de platino eléctricamente continuas en un espesor de átomo, por deposición física de vapor sobre la capa de carbono cero (también conocida como capa amortiguadora) que crece epitaxialmente sobre carburo de silicio. Con una capa fina de Pt de 3 a 4 Å, la conductividad eléctrica del metal está fuertemente modulada cuando interactúa con analitos químicos, debido a que los cargos se transfieren a / desde Pt. La fuerte interacción con especies químicas, junto con la escalabilidad del material, permite la fabricación de dispositivos quimiorresistores para lectura eléctrica de especies químicas con límites de detección de subpartes por mil millones (ppb). El sistema 2-D formado por Pt atómicamente delgado en la capa de carbono cero en SiC abre una ruta para la detección química resistente y de alta sensibilidad y puede ser el camino para diseñar nuevos catalizadores heterogéneos con actividad y selectividad superiores.