El descubrimiento del grafeno, con su alta relación resistencia / peso, flexibilidad, conductividad eléctrica y capacidad para formar una barrera impenetrable, condujo a una explosión de interés en los sólidos 2D. Las interacciones débiles y de largo alcance dan algunos sólidos 2Dde sus comportamientos más interesantes; por lo tanto, comprender estas interacciones es crucial para desarrollar aún más estos materiales. Sin embargo, el apoyo experimental para el modelado teórico de las interacciones de van der Waals que mantienen juntas las capas de estos materiales ha sido deficiente.
Ahora, un grupo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Tsukuba y la Universidad de Aarhus ha realizado experimentos de difracción de rayos X de sincrotrón en disulfuro de titanio TiS2, un material de dichologenuro de metal de transición TMD con una estructura 2D en capas, y comparadolos resultados con cálculos teóricos. Su trabajo de referencia fue publicado recientemente en Materiales de la naturaleza .
"La interacción entre capas en materiales de van der Waals como TiS2 tiene una influencia significativa en su modificación, procesamiento y ensamblaje", dice el coautor del estudio Eiji Nishibori. "Al modelar datos experimentales de sincrotrón y compararlos con la teoría funcional de la densidadEn los cálculos, revelamos información sorprendente sobre la naturaleza del intercambio de electrones entre capas en estos materiales ".
TiS2 es un material arquetípico de van der Waals, con capas que comprenden láminas de titanio y azufre que interactúan a través de fuertes enlaces químicos, donde los electrones se comparten entre los átomos, lo que resulta en una estructura relativamente fija. Entre estas láminas, S ...Las interacciones de S van der Waals atraen las capas entre sí, lo que les permite acumularse y formar materiales sólidos. Sin embargo, se sabe que estas interacciones son mucho más débiles que las de las láminas 2D, utilizando radiación de rayos X de sincrotrón de alta energía para medir con precisiónun solo cristal de TiS2, los investigadores pudieron demostrar que las interacciones entre capas son de hecho más fuertes de lo que la teoría indica e implican un intercambio de electrones significativo.
"Este trabajo proporciona una comprensión fundamental de una clase emocionante de materiales con numerosas aplicaciones potenciales en tecnologías como baterías de iones, catálisis y superconductores", dice el autor principal Hidetaka Kasai. "Nuestros experimentos son los primeros en revelar la verdadera naturaleza delas interacciones que hacen que los materiales 2D sean tan interesantes, y esperamos que respalden muchos desarrollos futuros en esta área ".
El acuerdo sobresaliente de los datos de difracción de sincrotrón con los cálculos teóricos en la descripción de las interacciones Ti-S intracapa, respalda la validez de estas diferencias recién descubiertas para las interacciones de largo alcance a través de los espacios entre capas. Se espera que los hallazgos contribuyan sustancialmente ala comprensión fundamental de la unión química débil en materiales en capas 2D en general, y el desarrollo de materiales TMD.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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