Después de seis años de arduo esfuerzo, un grupo de científicos de materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison cree que las pequeñas láminas del óxido de zinc semiconductor que están cultivando podrían tener enormes implicaciones para el futuro de una gran cantidad de dispositivos electrónicos y biomédicos.
El grupo, dirigido por Xudong Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UW-Madison e investigador postdoctoral Fei Wang, ha desarrollado una técnica para crear láminas de compuestos casi bidimensionales que no forman naturalmente materiales tan delgadosEs la primera vez que una técnica de este tipo ha tenido éxito.
Los investigadores describieron sus hallazgos en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 20 de enero
Esencialmente, el equivalente microscópico de una sola hoja de papel, una nanocapa 2-D es un material de solo unos pocos átomos de espesor. Los nanomateriales tienen propiedades electrónicas y químicas únicas en comparación con materiales compuestos idénticamente en escalas más grandes y convencionales.
"Lo bueno de un nanomaterial en 2-D es que, como es una hoja, es mucho más fácil de manipular en comparación con otros tipos de nanomateriales", dice Xudong Wang.
Hasta ahora, los científicos de materiales se limitaban a trabajar con nanoescalas 2D de origen natural. Estas estructuras 2D naturales incluyen grafeno, una sola capa de grafito y un número limitado de otros compuestos.
Desarrollar un método confiable para sintetizar y fabricar nanohojas 2-D a partir de otros materiales ha sido un objetivo de los investigadores de materiales y la industria de la nanotecnología durante años.
En su técnica, el equipo de UW-Madison aplicó un tensioactivo especialmente formulado, una sustancia similar a un detergente, sobre la superficie de un líquido que contiene iones de zinc.
Debido a sus propiedades químicas, el tensioactivo se ensambla en una sola capa en la superficie del líquido, con iones de sulfato cargados negativamente apuntando en la dirección del líquido. Esos iones de sulfato atraen los iones de zinc cargados positivamente desde el líquido haciala superficie, y en un par de horas se extraen suficientes iones de zinc para formar nanohojas continuas de óxido de zinc con solo unas pocas capas atómicas de espesor.
Xudong Wang tuvo la idea de usar un tensioactivo para cultivar nanohojas durante una conferencia que daba en un curso sobre nanotecnología en 2009.
"El curso incluye una conferencia sobre el autoensamblaje de monocapas", dice. "En las condiciones correctas, un surfactante se autoensamblará para formar una monocapa. Este es un proceso bien conocido que enseño en clase. EntoncesMientras enseñaba esto, me preguntaba por qué no podríamos revertir este método y usar la monocapa tensioactiva primero para hacer crecer la cara cristalina ".
Después de cinco años de prueba y error con diferentes soluciones de surfactante, la idea valió la pena.
"Estamos muy entusiasmados con esto", dice Xudong Wang. "Esta es definitivamente una nueva forma de fabricar nanohojas 2-D, y tiene un gran potencial para diferentes materiales y para muchas aplicaciones diferentes".
Ya, los investigadores han descubierto que las nano-hojas de óxido de zinc en 2-D que han cultivado pueden funcionar como transistores semiconductores llamados tipo p, el comportamiento electrónico opuesto del óxido de zinc natural. Los investigadores han intentado durante algún tiempoproduce óxido de zinc con propiedades confiables de semiconductores de tipo p.
El óxido de zinc es un componente muy útil de los materiales electrónicos, y las nuevas nanopartículas tienen potencial para su uso en sensores, transductores y dispositivos ópticos.
Pero las nanohojas de óxido de zinc son solo las primeras de lo que podría ser una revolución en los nanomateriales 2-D. Ya, el equipo de UW-Madison está aplicando su método tensioactivo para cultivar nanohojas 2-D de oro y paladio, y la técnica es válidapromesa para cultivar nanohojas de todo tipo de metales que no las formarían naturalmente.
"Trae mucho material funcional nuevo a esta categoría de material 2D", dice Wang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Will Cushman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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