No se puede obtener más fino que esto: síntesis de láminas de boro atómicamente planas

29.08.2019

Tokyo Tech

La síntesis ascendente de capas atómicas de boro apiladas cristalinas a partir de un proceso de solución. Las mediciones de conductividad revelaron la característica electrónica. La energía de activación de la conductividad en el plano sugería un comportamiento similar al del metal, mientras que la del interplano mostraba una naturaleza semiconductora.

Desde su redescubrimiento y caracterización en 2004, el grafeno ha sido el centro de innumerables esfuerzos de investigación en múltiples campos. Es un material muy versátil que consiste en una red de carbono bidimensional (2D); en otras palabras, comprende una fina lámina de carbono que tiene un grosor de un átomo. El grafeno no sólo es más fuerte que los aceros más fuertes, sino que también tiene una miríada de interesantes características químicas, electrónicas y mecánicas que han dejado a los científicos preguntándose si redes 2D similares de otros materiales podrían tener propiedades tan útiles.

Un nuevo material 2D que fue reportado recientemente es el borofeno, un análogo del grafeno pero que consiste en átomos de boro en lugar de átomos de carbono. Sin embargo, como cabría esperar de las láminas 2D de cualquier material, la síntesis de borofeno ha demostrado ser un reto. Los investigadores requieren el uso de un sustrato para hacer que el borofeno sea más estable o acoplar boro con grupos hidroxilos (OH-), lo que hace que la estructura no sea atómicamente plana.

En un estudio reciente realizado en el Instituto de Tecnología de Tokio, un equipo de investigación que incluía a Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume y Kimihisa Yamamoto tuvo éxito en la sintetización de láminas de borofeno oxidado atómicamente planas a través de un sencillo método basado en soluciones. Primero, sintetizaron capas apiladas de óxido de borofeno a través de un proceso bastante simple usando una sal de borohidruro de potasio (KBH4). Un análisis de rayos X reveló la estructura en 2D del material, en la que capas de átomos de boro forman una red hexagonal 2D con átomos de oxígeno a medida que los puentes se intercalan con capas que contienen átomos de potasio. Luego, el siguiente paso necesario fue encontrar una manera de exfoliar capas atómicamente finas de la red de óxido de borofeno. Los investigadores lograron esto poniendo el material en dimetilformamida, que es un solvente orgánico de uso común. Se realizaron varios tipos de mediciones para verificar la estructura de las hojas exfoliadas, incluyendo microscopía electrónica, espectroscopía y microscopía de fuerza atómica. Los resultados confirmaron que el método propuesto era efectivo para producir las hojas de borofeno oxidado atómicamente planas deseadas.

Finalmente, los investigadores realizaron mediciones de resistividad para analizar las propiedades conductoras de las láminas de borofeno apiladas y encontraron una característica interesante conocida como anisotropía. Esto significa que las láminas exhibían diferentes tipos de conductividad dependiendo de la dirección del flujo de corriente. El material se comportaba como un semiconductor en la dirección entre planos, mientras que mostraba un comportamiento similar al del metal en la dirección dentro del plano de la red de boro. Los mecanismos detrás de estos dos tipos de conductas de conducta también fueron dilucidados. "Es importante señalar que nuestras láminas de boro pueden manejarse fácilmente en condiciones ambientales", comenta el Dr. Kambe, indicando que esta investigación pionera podría ser la base para encontrar aplicaciones potenciales para el borofeno.

Encontrar métodos fáciles para la síntesis de borofeno y compuestos a base de borofeno es crucial para llevar a cabo más investigaciones sobre este interesante material y sus usos potenciales. "Al igual que el grafeno, se espera que el borofeno tenga propiedades únicas, incluyendo características mecánicas extraordinarias y comportamiento metálico que podrían ser explotadas en una variedad de campos", afirma el Dr. Kambe. Esperamos que los futuros descubrimientos y desarrollos en materiales 2D nos permitan emplear sus propiedades exóticas y adaptarlas a nuestras necesidades.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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