La estructura cristalina de una bicapa de carbono. La capa exterior púrpura y la capa interior azul tienen cada una una disposición similar de átomos de carbono, pero giran entre sí unos pocos grados. Crédito:© 2021 Isobe et al.
Los comportamientos de los materiales dependen de factores que incluyen la composición del material y la disposición de sus partes moleculares. Por primera vez, Los investigadores han encontrado una manera de convencer a los nanotubos de carbono para que creen patrones muaré. Tales estructuras podrían ser útiles en la investigación de materiales, particularmente en el campo de los materiales superconductores.
El profesor Hiroyuki Isobe del Departamento de Química de la Universidad de Tokio, y su equipo crean estructuras de materiales nanoscópicos, principalmente de carbono. Su objetivo es explorar nuevas formas de crear nanoestructuras de carbono y encontrar aplicaciones útiles para ellas. El avance más reciente de su laboratorio es una nueva forma de nanotubo de carbono con una disposición específica de átomos.
"Creamos con éxito diferentes tipos de nanotubos de carbono de un átomo de espesor que se autoensamblan en estructuras complejas, ", dijo Isobe." Estos nanotubos están hechos de hojas enrolladas de átomos de carbono dispuestos hexagonalmente. Hicimos unos anchos y unos estrechos que encajaban dentro de ellos. Esto significa que la compleja estructura de tubo resultante tiene una pared de doble capa. Los patrones hexagonales de estas capas están compensados de manera que las dos capas juntas crean lo que se conoce como patrón muaré. Y esto es importante para los investigadores de materiales ".
Cuando los patrones repetidos se superponen entre sí, surge un nuevo patrón resultante. Si luego mueve una de las capas, o si te mueves en relación con las capas, el patrón resultante cambiará ligeramente, por ejemplo, si miras una puerta mosquitera a través de una cortina de malla, o si sostienes dos tamices juntos. Los patrones de muaré del equipo surgen cuando una cuadrícula hexagonal de átomos de carbono se gira ligeramente en relación con otra cuadrícula hexagonal similar.
Estos patrones no son solo para mostrar; pueden imbuir materiales con propiedades funcionales. Dos áreas que podrían beneficiarse especialmente de las propiedades creadas aquí son la química sintética, dado que los tubos de bicapa de carbono moiré podrían ser objetivos desafiantes pero atractivos del autoensamblaje molecular, y materiales superconductores, lo que podría dar lugar a un salto generacional en los dispositivos eléctricos que requieren mucha menos energía para funcionar y serían mucho más capaces que los dispositivos actuales.
