Las hojas 2D se cruzan y se retuercen una encima de la otra, modificando el panorama energético de los materiales. Crédito:Ventsislav Valev
En 1884, Edwin Abbott escribió la novela Flatland:A Romance in Many Dimensions como una sátira de la jerarquía victoriana. Imaginó un mundo que existía solo en dos dimensiones, donde los seres son figuras geométricas 2D. La física de un mundo así es algo similar a la de los materiales 2D modernos, como el grafeno y dicalcogenuros de metales de transición, que incluyen disulfuro de tungsteno (WS 2 ), diselenuro de tungsteno (WSe 2 ), disulfuro de molibdeno (MoS 2 ) y diselenuro de molibdeno (MoSe 2 ).
Los materiales 2D modernos consisten en capas de un solo átomo, donde los electrones pueden moverse en dos dimensiones pero su movimiento en la tercera dimensión está restringido. Debido a este 'apretón', Los materiales 2D tienen propiedades ópticas y electrónicas mejoradas que prometen ser de próxima generación, dispositivos ultrafinos en los campos de la energía, comunicaciones, imágenes y computación cuántica, entre otros.
Típicamente, para todas estas aplicaciones, los materiales 2D se conciben en arreglos planos. Desafortunadamente, sin embargo, la fuerza de estos materiales es también su mayor debilidad:son extremadamente delgados. Esto significa que cuando están iluminados, la luz puede interactuar con ellos solo en un espesor mínimo, lo que limita su utilidad. Para superar esta deficiencia, Los investigadores están comenzando a buscar nuevas formas de doblar los materiales 2D en formas 3D complejas.
En nuestro universo 3D, Los materiales 2D se pueden colocar uno encima del otro. Para extender la metáfora de Flatland, tal disposición representaría, literalmente, mundos paralelos habitados por personas que están destinadas a no conocerse nunca.
Ahora, Científicos del Departamento de Física de la Universidad de Bath en el Reino Unido han encontrado una manera de organizar hojas 2D de WS 2 (creado previamente en su laboratorio) en una configuración 3D, resultando en un paisaje energético que se modifica fuertemente en comparación con el de la WS de colocación plana 2 hojas. Esta disposición 3D en particular se conoce como 'nanomambrilla':una red de telarañas densamente empaquetadas, pilas distribuidas al azar, conteniendo WS retorcidos y / o fusionados 2 hojas.
Las modificaciones de este tipo en Flatland permitirían a las personas entrar en los mundos de los demás. "No nos propusimos angustiar a los habitantes de Flatland, "dijo el profesor Ventsislav Valev, quien dirigió la investigación, "Pero debido a los muchos defectos que diseñamos con nanoingeniería en los materiales 2D, estos habitantes hipotéticos encontrarían su mundo bastante extraño en verdad.
"Primero, nuestras hojas WS2 tienen dimensiones finitas con bordes irregulares, por lo que su mundo tendría un final de forma extraña. También, algunos de los átomos de azufre han sido reemplazados por oxígeno, lo que se sentiría mal para cualquier habitante. Más importante, Nuestras sábanas se cruzan y fusionan, e incluso girarse uno encima del otro, que modifica el panorama energético de los materiales. Para los Flatlanders, tal efecto parecería como si las leyes del universo hubieran cambiado repentinamente en todo su paisaje ".
Dra. Adelina Ilie, quien desarrolló el nuevo material junto con su ex Ph.D. estudiante y postdoctorado Zichen Liu, dijo:"El panorama de la energía modificada es un punto clave para nuestro estudio. Es una prueba de que el ensamblaje de materiales 2D en una disposición 3D no solo da como resultado materiales 2D 'más gruesos', sino que produce materiales completamente nuevos. Nuestra nanomared es tecnológicamente simple de producir , y ofrece propiedades de material ajustables para satisfacer las demandas de aplicaciones futuras ".
El profesor Valev agregó:"La nanomastilla tiene propiedades ópticas no lineales muy fuertes:convierte de manera eficiente un color láser en otro en una amplia paleta de colores. Nuestro próximo objetivo es usarlo en guías de ondas de Si para desarrollar comunicaciones ópticas cuánticas".
Doctor. estudiante Alexander Murphy, también involucrado en la investigación, dijo:"Para revelar el panorama energético modificado, ideamos nuevos métodos de caracterización y espero aplicarlos a otros materiales. ¿Quién sabe qué más podríamos descubrir? "
