Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur NUS han creado una biblioteca completamente nueva de materiales bidimensionales 2D atómicamente delgados utilizando un enfoque novedoso y poderoso de ingeniería de la composición de dichoslcogenuros de metales de transición.
Los materiales que son atómicamente delgados ofrecen una plataforma para explorar una amplia gama de propiedades físicas intrigantes y podrían proporcionar muchas aplicaciones futuras. Por ejemplo, las 'monocapas de dicholcogenuro de metal de transición' son semiconductores atómicamente delgados que se inclinan para generar la próxima generación de transistores, células solares, LED y más.
las monocapas de dicholcogenuro de metal de transición toman la forma MX2, siendo 'M' un átomo de metal del bloque de transición de la tabla periódica y 'X' es un átomo de calcógeno como S, Se o Te.ajustar la composición de dichoslcogenuros de metales de transición 2D para hacer nuevos materiales que no sean los compuestos estándar suele ser un desafío.
Ahora, un equipo de investigación dirigido por el profesor Loh Kian Ping del Departamento de Química del NUS, y el profesor Stephen J. Pennycook del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales del NUS, ha sintetizado y caracterizado por primera vez, un atlas atómicamente delgadomateriales basados en la inserción del mismo átomo de metal entre dos monocapas de dichoslcogenuros de metales de transición.
Esta inserción se conoce como intercalación, por lo tanto, los investigadores han llamado a esta nueva biblioteca 'ic-2D', para denotar una clase de materiales donde los átomos 'se intercalan' en el espacio entre las capas de cristales.
Los resultados de los investigadores fueron publicados en Naturaleza el 13 de mayo de 2020.
Creación de un nuevo material atómicamente delgado
"Si empalmamos dos capas de dicholcogenuro de metal de transición un poco separadas, podemos ver que los sitios de calcógeno tienen ranuras como un soporte para huevos. Otra capa de átomos de metal puede ocupar las ranuras de la misma manera que podemos colocar los huevos en el soporte para huevos. Esta es la magia de los materiales ic-2D ", explicó el profesor Pennycook.
Esta es una nueva forma de pensar cuando se trata de dichoslcogenuros de metales de transición. En el pasado, los teóricos intentaron predecir nuevas propiedades basadas en los sitios de unión tradicionales de los átomos de metal y calcógeno en el material. Sin embargo, sus teorías no abordaron la situación cuandoel mismo átomo de metal se encuentra en el espacio entre dos cristales.
Como tal, el equipo de investigación desarrolló una forma de sintetizar los nuevos materiales al proporcionar condiciones en las que los átomos de metal están en exceso de los calcógenos. De esta forma, el descubrimiento experimental de más de 10 tipos diferentes de materiales ic-2Dequipo, algunos de los cuales son ferromagnéticos.
Descubriendo la biblioteca de materiales ic-2D
Los cálculos teóricos realizados por el equipo han demostrado que el método de 'autointercalación' que desarrolló el equipo es aplicable a una gran clase de materiales en capas 2D. Esto significa que hay una nueva biblioteca de materiales ic-2D en espera de ser descubiertos.
"Este nuevo método para diseñar la composición de una amplia clase de dichoslcogenuros de metales de transición ofrece un enfoque poderoso para transformar materiales 2D en capas en cristales ic-2D ultradelgados, unidos covalentemente con propiedades ferromagnéticas. Se espera que esta técnica sea compatible conla mayoría de los métodos de crecimiento de material ", dijo el profesor Loh, quien también es del Centro NUS para Materiales 2D Avanzados.
El Dr. Zhao Xiaoxu, el primer autor del artículo, reveló los nuevos materiales con un microscopio electrónico y descubrió que los átomos metálicos intercalados ocupan consistentemente las mismas vacantes, lo que resulta en patrones distintos dependiendo de las concentraciones de intercalación.
El profesor Loh comentó: "Con versatilidad en el control de la composición, hemos demostrado que es posible ajustar, en una clase de materiales, propiedades que pueden variar dramáticamente. Este descubrimiento presenta un rico paisaje de materiales 2D ultrafinos que esperandescubrimiento adicional de nuevas propiedades "
Próximos pasos
En adelante, el equipo de investigación planea incorporar esta nueva biblioteca de materiales en dispositivos de memoria para aplicaciones prácticas e intercalar átomos extraños para explotar nuevos materiales ic-2D funcionalizados.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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