17.10.2018 - Prague University of Chemistry and Technology

Arsénico para la electrónica

Arsénico bidimensional modificado covalentemente

El descubrimiento del grafeno, un material hecho de una o muy pocas capas atómicas de carbono, inició un auge. Hoy en día, estos materiales bidimensionales ya no se limitan al carbono y son perspectivas muy prometedoras para muchas aplicaciones, especialmente en microelectrónica. En la revista Angewandte Chemie, los científicos han introducido un nuevo material 2D: modificaron con éxito el arsénico (arsénico en una estructura en forma de gráfico) con grupos de clorometileno.

Los materiales bidimensionales son materiales cristalinos formados por una o muy pocas capas de átomos que a menudo presentan propiedades inusuales. Sin embargo, el uso del grafeno para aplicaciones como los transistores es limitado porque se comporta más como un conductor que como un semiconductor. Se han desarrollado grafeno modificado y materiales 2D basados en otros elementos químicos con propiedades semiconductoras. Uno de estos materiales es β-arsenene, un arsénico bidimensional en una estructura de nido de abeja doblado derivado del arsénico gris. Los investigadores esperan que la modificación de este material, antes poco estudiado, pueda mejorar sus propiedades semiconductoras y abrir el camino a nuevas aplicaciones en campos como la detección, la catálisis, la optoelectrónica y otras tecnologías de semiconductores.

Un equipo de la Universidad Químico Tecnológico de Praga (República Checa) y de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur), dirigido por Zdeněk Sofer y Martin Pumera, ha producido con éxito una modificación covalente muy prometedora de β-arsenene.

El arsénico se produjo moliendo arsénico gris en el tetrahidrofurano. Las fuerzas de corte hacen que las capas bidimensionales se separen y se dispersen en el disolvente. Los investigadores luego introducen diclorometano y agregan un compuesto orgánico de litio (butilithium). Estos dos reactivos forman un intermediario llamado clorocarbeno, una molécula hecha de un átomo de carbono, un átomo de hidrógeno y un átomo de cloro. Por lo tanto, el átomo de carbono carece de dos socios de enlace, un estado que hace que la clase de compuesto de carbeno sea altamente reactiva. El arseniato contiene pares de electrones libres que "sobresalen" de la superficie y pueden entrar fácilmente en enlaces con el clorocarbeno.

Este enfoque conduce a una alta cobertura de la superficie del arsénico con grupos de clorometileno, como lo confirman diversos métodos de análisis (espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, espectroscopia FT-IR, análisis elemental por microscopia electrónica de transmisión). El arsénico modificado es más estable que el arsénico puro y presenta una fuerte luminiscencia y propiedades electrónicas que lo hacen atractivo para aplicaciones optoelectrónicas. Además, las unidades de clorometileno podrían servir como punto de partida para otras modificaciones interesantes.

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