Los investigadores descubren un nuevo tipo de material de carbono atómicamente delgado

El carbono existe en varias formas. Además del diamante y el grafito, existen formas recientemente descubiertas con propiedades asombrosas. Por ejemplo, el grafeno, con un grosor de una sola capa atómica, es el material más delgado que se conoce y sus propiedades inusuales lo convierten en un candidato extremadamente atractivo para aplicaciones como la electrónica del futuro y la ingeniería de alta tecnología. En el grafeno, cada átomo de carbono está unido a tres vecinos, formando hexágonos dispuestos en una red de panal. Los estudios teóricos han demostrado que los átomos de carbono también pueden organizarse en otros modelos de redes planas, sin dejar de unirse a tres vecinos, pero ninguna de estas redes predichas se ha logrado hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Marburg en Alemania y la Universidad Aalto en Finlandia han descubierto ahora un nuevo carbón la red, que es atómicamente delgado como el grafeno, pero está formado por cuadrados, hexágonos y octágonos que forman una red ordenada. Confirmaron la estructura única de la matriz utilizando microscopía de sonda de barrido de alta resolución y, curiosamente, encontraron que sus propiedades electrónicas son muy diferentes de las del grafeno.

A diferencia del grafeno y otras formas de carbono, la nueva red de bifenileno, como se llama el nuevo material, tiene propiedades metálicas. Las estrechas bandas de la red, de solo 21 átomos de ancho, ya se comportan como un metal, mientras que el grafeno es un semiconductor de este tamaño. «Estas cintas podrían usarse como cables conductores en la electrónica futura basada en carbono». dijo el profesor Michael Gottfried de la Universidad de Marburg, quien lidera el equipo que desarrolló la idea. El autor principal del estudio, Qitang Fan de Marburg, continúa: “Esta nueva red de carbono también puede servir como un material de ánodo superior en baterías de iones de litio, con una mayor capacidad de almacenamiento de litio en comparación con la de los materiales actuales basados ​​en grafeno. «

El equipo de la Universidad Aalto ayudó a crear imágenes del material y descifrar sus propiedades. El grupo del Prof. Peter Liljeroth realizó la microscopía de alta resolución que mostró la estructura del material, mientras que los investigadores dirigidos por el Prof. Adam Foster utilizaron simulaciones y análisis por computadora para comprender las emocionantes propiedades eléctricas del material.

El nuevo material se fabrica ensamblando moléculas que contienen carbono sobre una superficie de oro extremadamente lisa. Estas moléculas primero forman cadenas formadas por hexágonos enlazados, y una reacción posterior une estas cadenas para formar cuadrados y octágonos. Una característica importante de las cadenas es que son quirales, lo que significa que vienen en dos tipos de duplicación, como la mano izquierda y la derecha. Solo cadenas del mismo tipo se agregan en la superficie del oro, formando conjuntos prolijos, antes de conectarse. Esto es esencial para la formación del nuevo material carbonoso, ya que la reacción entre dos tipos diferentes de cadenas solo conduce al grafeno. «La nueva idea es utilizar precursores moleculares que se modifican para producir bifenileno en lugar de grafenoDice Linghao Yan, quien realizó los experimentos de microscopía de alta resolución en la Universidad de Aalto.

Por ahora, los equipos están trabajando para producir hojas más grandes del material, de modo que se pueda explorar más a fondo su potencial de aplicación. Sin embargo, «estamos convencidos de que este nuevo método de síntesis conducirá al descubrimiento de otras nuevas redes de carbono». dijo el profesor Liljeroth.

El estudio se publica en La ciencia.