Los átomos se unen compartiendo electrones. La forma en que esto sucede depende de los tipos de átomos, pero también de condiciones como la temperatura y la presión. En los materiales bidimensionales (2D), como el grafeno, los átomos se unen a lo largo de un plano para formar estructuras de un solo átomo de espesor, lo que conduce a propiedades fascinantes determinadas por la mecánica cuántica. Investigadores de la Universidad de Viena en colaboración con las Universidades de Tübingen, Amberes y CY Cergy Paris, junto con Danubia NanoTech, han producido un nuevo material 2D hecho de átomos de cobre y yodo intercalados entre dos láminas de grafeno. Los resultados se publicaron en la revista Advanced Materials .

El diseño de nuevos materiales permite mejorar la eficiencia de las aplicaciones conocidas o aplicaciones totalmente nuevas que estaban fuera del alcance de los materiales previamente existentes. De hecho, en los últimos cien años se han identificado decenas de miles de materiales convencionales, como metales y sus aleaciones. Se ha predicho que existe un número similar de posibles materiales 2D, pero hasta ahora, solo una fracción de ellos se ha producido en experimentos. Una de las razones de esto es la inestabilidad de muchos de estos materiales en condiciones de laboratorio.

En el estudio reciente, los investigadores sintetizaron yoduro cuproso 2D que se estabilizó en un sándwich de grafeno, como el primer ejemplo de un material que de otro modo no existe en condiciones normales de laboratorio. La síntesis utiliza el gran espacio entre capas de las multicapas de grafeno oxidado, lo que permite que los átomos de yodo y cobre se difundan en el espacio y hagan crecer el nuevo material. Las capas de grafeno aquí tienen un papel importante al imponer una alta presión sobre el material intercalado que, por lo tanto, se estabiliza. La estructura sándwich resultante se muestra en la ilustración.

"Como tantas veces, cuando vimos por primera vez el nuevo material en nuestras imágenes de microscopía, fue una sorpresa", dice Kimmo Mustonen, autor principal del estudio. "Nos llevó bastante tiempo descubrir cuál era exactamente la estructura. Esto nos permitió, junto con la empresa Danubia NanoTech, encabezada por Viera Skákalová, diseñar un proceso químico para producirlo a gran escala", continúa. Comprender la estructura fue un esfuerzo conjunto de científicos de las Universidades de Viena, Tübingen, Amberes y CY Cergy Paris. "Tuvimos que usar varias técnicas de microscopía electrónica para asegurarnos de que realmente estábamos viendo una monocapa de cobre y yodo y para extraer las posiciones exactas de los átomos en 3D, incluidos los últimos métodos que hemos desarrollado recientemente", agrega el segundo autor principal, Christoph Hofer. .

Después del yoduro de cobre 2D, los investigadores ya han ampliado el método de síntesis para producir otros materiales 2D nuevos. "El método parece ser verdaderamente universal y brinda acceso a docenas de nuevos materiales 2D. Estos son tiempos realmente emocionantes", concluye Kimmo Mustonen. + Explora más

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