Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han ideado una nueva forma de enrollar láminas atómicamente delgadas de átomos en "nanorollos". Su enfoque único utiliza láminas de dicalcogenuro de metales de transición con una composición diferente en cada lado, creando un rollo apretado que produce volutas de hasta cinco nanómetros de diámetro en el centro y micrómetros de longitud. El control de la nanoestructura en estos rollos promete nuevos desarrollos en catálisis y dispositivos fotovoltaicos.
La nanotecnología nos está brindando nuevas herramientas para controlar la estructura de los materiales a nanoescala, lo que promete todo un conjunto de nanoherramientas para que los ingenieros creen materiales y dispositivos de próxima generación.
A la vanguardia de este movimiento, un equipo dirigido por el profesor asociado Yasumitsu Miyata de la Universidad Metropolitana de Tokio ha estado estudiando formas de controlar la estructura de los dicalcogenuros de metales de transición (TMDC), una clase de compuestos con una amplia gama de propiedades interesantes, como la flexibilidad. , superconductividad y absorbancia óptica única.
En su último trabajo, publicado en ACS Nano pusieron sus miras en nuevas formas de hacer nanorollos, nanohojas enrolladas en estructuras apretadas en forma de rollos. Este es un enfoque atractivo para crear estructuras de paredes múltiples:dado que la estructura de cada hoja es la misma, las orientaciones de las capas individuales están alineadas entre sí. Sin embargo, las dos formas existentes de hacer nanoscrolls tienen problemas importantes.
En uno, eliminar los átomos de azufre de la superficie de la nanohoja crea distorsiones que hacen que la hoja se enrolle; pero al hacerlo destruyen la estructura cristalina de la lámina. En el otro, se introduce un disolvente entre la nanohoja y el sustrato, aflojando la hoja de la base y permitiendo la formación de nanohojas sin defectos. Sin embargo, las estructuras tubulares fabricadas así suelen tener diámetros grandes.
En lugar de enfoques como este, el equipo ha ideado una nueva forma de hacer que las sábanas se enrollen. Comenzando con una nanolámina de seleniuro de molibdeno monocapa, trataron la nanolámina con plasma y reemplazaron los átomos de selenio de un lado con azufre; Estas estructuras se llaman nanohojas de Jano, en honor al antiguo dios de dos caras. Luego, la suave adición de un solvente afloja las hojas de la base, que luego se enrollan espontáneamente en rollos debido a la asimetría entre los lados.
Estos nuevos nanorollos tienen una longitud de varias micras, significativamente más largos que las nanohojas TMDC de pared simple fabricadas anteriormente. Además, se descubrió que estaban más enrollados que nunca, con un centro de hasta cinco nanómetros de diámetro, cumpliendo las expectativas teóricas. También se descubrió que los rollos interactúan fuertemente con la luz polarizada y tienen propiedades productoras de hidrógeno.
Con un control sin precedentes sobre la nanoestructura, el nuevo método del equipo constituye la base para estudiar nuevas aplicaciones de nanoscrolls TMDC para catálisis y dispositivos fotovoltaicos.
Más información: Masahiko Kaneda et al, Nanoscrolls of Janus Monolayer Transition Metal Dichalcogenides, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c05681
Proporcionado por la Universidad Metropolitana de Tokio
