Es la doble hélice, con su estructura estable y flexible de información genética, lo que hizo posible la vida en la Tierra en primer lugar. Ahora, un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUM descubrió una estructura de doble hélice en un inorgánicoEl material compuesto por estaño, yodo y fósforo es un semiconductor con extraordinarias propiedades ópticas y electrónicas, así como una extrema flexibilidad mecánica.
Flexible pero robusto: esta es una de las razones por las cuales la naturaleza codifica la información genética en forma de doble hélice. Los científicos de TU Munich ahora han descubierto una sustancia inorgánica cuyos elementos están dispuestos en forma de doble hélice.
La sustancia llamada SnIP, que comprende los elementos estaño Sn, yodo I y fósforo P, es un semiconductor. Sin embargo, a diferencia de los materiales semiconductores inorgánicos convencionales, es altamente flexible. Las fibras de un centímetro de longitud pueden ser arbitrariamentedoblado sin romperse
"Esta propiedad de SnIP es claramente atribuible a la doble hélice", dice Daniela Pfister, quien descubrió el material y trabaja como investigadora en el grupo de trabajo de Tom Nilges, profesor de síntesis y caracterización de materiales innovadores en TU Munich ".SnIP se puede producir fácilmente a escala de gramo y, a diferencia del arseniuro de galio, que tiene características electrónicas similares, es mucho menos tóxico ".
Innumerables posibilidades de aplicación
Las propiedades semiconductoras de SnIP prometen una amplia gama de oportunidades de aplicación, desde la conversión de energía en células solares y elementos termoeléctricos hasta fotocatalizadores, sensores y elementos optoelectrónicos. Al doparse con otros elementos, las características electrónicas del nuevo material pueden adaptarse a unamplia gama de aplicaciones.
Debido a la disposición de los átomos en forma de doble hélice, las fibras, que tienen hasta un centímetro de longitud, se pueden dividir fácilmente en hebras más delgadas. Las fibras más delgadas hasta la fecha comprenden solo cinco hebras de doble hélice y son solo unpocos nanómetros de espesor. Eso abre la puerta también a las aplicaciones nanoelectrónicas.
"Especialmente la combinación de propiedades interesantes de semiconductores y flexibilidad mecánica nos da un gran optimismo con respecto a las posibles aplicaciones", dice el profesor Nilges. "En comparación con las células solares orgánicas, esperamos lograr una estabilidad significativamente mayor de los materiales inorgánicos. Por ejemplo, SnIP permaneceestable hasta alrededor de 500 ° C 930 ° F "
solo al principio
"Similar al carbono, donde tenemos el diamante tridimensional 3D, el grafeno bidimensional y los nanotubos unidimensionales", explica el profesor Nilges, "aquí tenemos, junto con el material semiconductor 3D de silicio y el material 2D de fosforeno, por primera vez un material unidimensional, con perspectivas que son tan emocionantes como los nanotubos de carbono ".
Al igual que con los nanotubos de carbono y las tintas de impresión basadas en polímeros, las hélices dobles SnIP pueden suspenderse en disolventes como el tolueno. De esta forma, se pueden producir capas delgadas de manera fácil y rentable ". Pero solo estamos al comienzo dela etapa de desarrollo de materiales ", dice Daniela Pfister." Cada paso del proceso aún debe resolverse ".
Dado que los hilos de doble hélice de SnIP vienen en variantes para diestros y zurdos, los materiales que comprenden solo uno de los dos deben mostrar características ópticas especiales. Esto los hace muy interesantes para aplicaciones de optoelectrónica. Pero, hasta ahora, no hay tecnología disponiblepara separar las dos variantes.
Los cálculos teóricos realizados por los investigadores han demostrado que una gama completa de elementos adicionales debería formar este tipo de doble hélice inorgánica. Está pendiente una amplia protección de patentes. Los investigadores ahora están trabajando intensamente para encontrar procesos de producción adecuados para materiales adicionales.
Cooperación interdisciplinaria
Una amplia alianza interdisciplinaria está trabajando en la caracterización del nuevo material: las mediciones de fotoluminiscencia y conductividad se han llevado a cabo en el Instituto Walter Schottky de la TU Munich. Químicos teóricos de la Universidad de Augsburg colaboraron en los cálculos teóricos. Investigadores delLa Universidad de Kiel y el Instituto Max Planck de Investigación de Estado Sólido en Stuttgart realizaron investigaciones de microscopía electrónica de transmisión. Los espectros de Mössbauer y las propiedades magnéticas se midieron en la Universidad de Augsburg, mientras que los investigadores de TU Cottbus contribuyeron con mediciones termodinámicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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