Los científicos de materiales ahora pueden mezclar compuestos en capas juntos, muy parecido a combinar dos mazos de cartas diferentes. La técnica, descubierto recientemente por un equipo de investigadores del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU., está conduciendo al desarrollo de nuevos materiales con propiedades de transporte de electrones inusuales que tienen aplicaciones potenciales en tecnologías cuánticas de próxima generación.

La técnica descubierta ha mostrado otra aplicación inesperada y prometedora en el diseño de nuevos materiales. El enfoque de "reorganización" puede generar heteroestructuras tridimensionales (3D) térmicamente estables a partir de dicalcogenuros de metales de transición en capas (TMDC). Estos son materiales de van der Waals compuestos de nanocapas metálicas intercaladas entre otras dos capas de calcógenos:azufre, selenio, o telurio. Similar al grafito, estos compuestos se pueden exfoliar en capas 2D, que muestran propiedades únicas de transporte de electrones y fenómenos cuánticos.

"Los TMDC son muy interesantes para los investigadores como una posibilidad para aplicaciones en energías renovables, catálisis y optoelectrónica, por nombrar solo algunos, "dijo el líder del proyecto Viktor Balema, Científico senior en las Divisiones de Ciencias e Ingeniería de Materiales en el Laboratorio Ames. "Nuestro objetivo en la investigación ha sido el desarrollo de tales métodos de reensamblaje para estos materiales en capas, que no solo son eficientes, pero también escalable y rentable en producción ".

Los investigadores del Laboratorio Ames han logrado superar uno de los principales desafíos de la composición de estos materiales en capas:la dificultad de emparejarlos de forma atómicamente diferente, inconmensurable, materiales:mediante el uso de la mecanoquímica que se facilita mediante el molino de bolas.

"Ahora, Hemos demostrado que podemos diseñar mecanoquímicamente nuevas heteroestructuras en capas, controlar su composición y afinar sus propiedades, "dijo Ihor Hlova, científico de las Divisiones de Ciencias e Ingeniería de Materiales del Laboratorio Ames. "Esto abre el camino a una variedad de combinaciones diferentes; las posibilidades son básicamente ilimitadas".

Hasta aquí, este enfoque ha demostrado funcionar en varios grupos de compuestos muy diferentes y sigue sorprendiendo a los científicos con nuevos descubrimientos. Los materiales preparados utilizando la técnica de "reorganización de capas" del equipo ya han mostrado una amplia gama de propiedades de transporte de electrones que van desde la semi-conductividad a la conductividad metálica. dependiendo de los bloques de construcción involucrados.

La investigación se analiza con más detalle en el artículo "Dicalcogenuros de metales de transición inconmensurables mediante la reorganización mecanoquímica de precursores binarios, " publicado en Avances a nanoescala .