Investigadores de todo el mundo están buscando nuevos materiales sintéticos con propiedades especiales como la superconductividad, es decir, la conducción de corriente eléctrica sin resistencia. Estas nuevas sustancias son un paso importante en el desarrollo de productos electrónicos de alta eficiencia energética. El material de partida es a menudo una estructura de panal de una sola capa de átomos de carbono (grafeno).

Los cálculos teóricos predicen que el compuesto conocido como grafeno kagome debería tener propiedades completamente diferentes al grafeno. El grafeno de Kagome consiste en un patrón regular de hexágonos y triángulos equiláteros que se rodean entre sí. El nombre kagome proviene del antiguo arte japonés de tejer kagome, en el que las cestas se tejen en el mismo patrón.

Celosía Kagome con nuevas propiedades

Investigadores del Departamento de Física y del Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea, trabajando en colaboración con la Universidad de Berna, ahora han producido y estudiado el grafeno kagome por primera vez, como informan en la revista Angewandte Chemie . Las mediciones de los investigadores han arrojado resultados prometedores que apuntan a propiedades eléctricas o magnéticas inusuales.

Para producir el grafeno kagome, El equipo aplicó un precursor a un sustrato de plata por deposición de vapor y luego lo calentó para formar un intermedio organometálico en la superficie del metal. El calentamiento adicional produjo kagome grafeno, que se compone exclusivamente de átomos de carbono y nitrógeno y presenta el mismo patrón regular de hexágonos y triángulos.

Interacciones fuertes entre electrones

"Utilizamos microscopios de exploración de túnel y de fuerza atómica para estudiar las propiedades estructurales y electrónicas de la red de kagome, "informa el Dr. Rémy Pawlak, primer autor del estudio. Con microscopios de este tipo, los investigadores pueden probar las propiedades estructurales y eléctricas de los materiales con una punta diminuta; en este caso, la punta se terminó con moléculas de monóxido de carbono individuales.

Al hacerlo, los investigadores observaron que los electrones de una energía definida, que se selecciona aplicando un voltaje eléctrico, están "atrapados" entre los triángulos que aparecen en la red cristalina del grafeno de Kagome. Este comportamiento distingue claramente al material del grafeno convencional, donde los electrones se distribuyen a través de varios estados de energía en la red; en otras palabras, están deslocalizados.

"La localización observada en el grafeno kagome es deseable y precisamente lo que estábamos buscando, "explica el profesor Ernst Meyer, quien lidera el grupo en el que se llevaron a cabo los proyectos. "Provoca fuertes interacciones entre los electrones y, Sucesivamente, estas interacciones proporcionan la base para fenómenos inusuales, como la conducción sin resistencia ".

Más investigaciones previstas

Los análisis también revelaron que el grafeno kagome presenta propiedades semiconductoras; en otras palabras, sus propiedades conductoras se pueden activar o desactivar, como con un transistor. De este modo, kagome grafeno difiere significativamente del grafeno, cuya conductividad no se puede encender y apagar tan fácilmente.

En investigaciones posteriores, el equipo separará la red de kagome de su sustrato metálico y estudiará más a fondo sus propiedades electrónicas. "La estructura de banda plana identificada en los experimentos respalda los cálculos teóricos, que predicen que podrían ocurrir excitantes fenómenos electrónicos y magnéticos en las redes de kagome. En el futuro, El grafeno kagome podría actuar como un bloque de construcción clave en componentes electrónicos sostenibles y eficientes, "dice Ernst Meyer.