Expandiendo el mundo de los materiales “2D”

RMIT_POS_2COLInvestigadores del RMIT (Instituto Real de Tecnología de Melbourne) han usado metal líquido para crear materiales de “dos dimensiones”, no más gruesos que unos pocos átomos, nunca antes observados en la naturaleza.

Los óxidos laminares (2D) tienen una amplia variedad de aplicaciones en electrónica y otras tecnologías. Sin embargo, muchos óxidos no son fáciles de sintetizar como materiales laminares mediante métodos convencionales.

La investigación ha sido dirigida por los doctores Kouroush Kalantar-zadeh y Torben Daeneke, de la escuela de ingeniería del RMIT, quienes junto con sus estudiantes han estado experimentado un nuevo método durante los últimos 18 meses. Este avance, no sólo podría abrir nuevas fronteras para la química, sino que también podría mejorar notablemente los dispositivos de almacenamiento de datos, y crear dispositivos electrónicos mucho más rápidos.

El método introduce los metales líquidos a temperatura ambiente como medio de reacción para la síntesis de nanomateriales de baja dimensionalidad, previamente inaccesibles con los métodos preexistentes.

Cuando se disuelven en un núcleo metálico, ciertos metales dejan en su recorrido una fina capa de su óxido, similar a la capa de grafeno que deja el grafito de un lápiz cuando escribimos.

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“Babosa” metálica dejando a su paso la capa de óxido

Han usado aleaciones eutécticas no tóxicas basadas en galio como solvente de la reacción, y los metales deseados para el óxido en la aleación del fundido. Posteriormente se aisla la superficie del óxido como una capa de “dos dimensiones”, ya sea en un sustrato o en suspensión, la cual se puede retirar fácilmente. De esta manera se han conseguido producir capas subnanométricas de HfO2, Al2O3 y Gd2O3.

Una vez extraídas, estas capas de óxido pueden ser usadas en los transistores de los dispositivos electrónicos; Mientras más fina la capa de óxido, más rápidos los dispositivos, y menos energía necesita. Un ejemplo actual del uso de estos óxidos en electrónica serían las pantallas táctiles.

El proceso es tan simple y barato que cualquier persona podría hacerlo en su cocina. Según el propio Daeneke: “Le podría dar estas instrucciones a mi madre, y ella sería capaz de hacer esto en su casa”.

Según Kalantar-zadesh el método se puede aplicar aproximadamente a un tercio de la tabla periódica, y muchos de sus óxidos laminares se tratarían de materiales semiconductores o dieléctricos, los cuales son la base de los dispositivos ópticos y electrónicos actuales.

También existe la posibilidad de que este avance pueda ser aplicado a catálisis, la base de la industria química moderna, pudiendo llegar a modificar la síntesis industrial de productos como medicinas, fertilizantes, o plásticos.

Para más información: A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides.

Referencia: Daeneke et al.  Science  20 Oct 2017: Vol. 358, Issue 6361, pp. 332-335

DOI: 10.1126/science.aao4249

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