13.11.2020 - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Carbyne - una forma inusual de carbono

Un equipo internacional de investigadores investiga la brecha de la banda óptica del compuesto de carbono

¿Qué propiedades fotofísicas tiene Carbyne? Este fue el tema de las investigaciones realizadas por científicos de la FAU, la Universidad de Alberta, Canadá, y la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza, que han llevado a una mayor comprensión de las propiedades de esta forma inusual de carbono.

"El carbono tiene un estatus muy especial en la tabla periódica de los elementos y forma la base de todas las formas de vida debido al número extremadamente grande de compuestos químicos que puede formar", explica el Prof. Dr. Dirk M. Guldi en la Cátedra de Química Física I de la FAU. Los ejemplos más conocidos son el grafito tridimensional y el diamante. Sin embargo, el grafeno bidimensional, los nanotubos unidimensionales y los nanodots cero-dimensionales también abren nuevas oportunidades para aplicaciones electrónicas en el futuro".

Material con propiedades extraordinarias

Carbyne es una modificación del carbono, conocida como un alótropo. Se fabrica sintéticamente, comprende una única y muy larga cadena de átomos de carbono, y se considera un material con propiedades electrónicas y mecánicas extremadamente interesantes. "Sin embargo, el carbono tiene un alto nivel de reactividad en esta forma", enfatiza el Prof. Dr. Clémence Corminboef de la EPFL. "Estas largas cadenas son extremadamente inestables y por lo tanto muy difíciles de caracterizar.

A pesar de ello, el equipo internacional de investigación caracterizó con éxito las cadenas utilizando una ruta de rotonda. Los científicos dirigidos por el Prof. Dr. Dirk M. Guldi de la FAU, el Prof. Dr. Clémence Corminboeuf, el Prof. Dr. Holger Frauenrath de la EPFL y el Prof. Dr. Rik R. Tykwinski de la Universidad de Alberta cuestionaron las suposiciones existentes sobre las propiedades fotofísicas de la carena y obtuvieron nuevos conocimientos.

Durante su investigación, el equipo se centró principalmente en lo que se conoce como oligoyas. "Podemos fabricar cadenas de Carbyne de longitudes específicas y protegerlas de la descomposición añadiendo un tipo de parachoques hecho de átomos en los extremos de las cadenas. Esta clase de compuesto tiene suficiente estabilidad química y se conoce como oligoyne", explica el Prof. Dr. Holger Frauenrath de la EPFL.

Usando la brecha de la banda óptica

Los investigadores fabricaron específicamente dos series de oligotipos con simetrías variables y con hasta 24 enlaces triples y simples alternados. Utilizando la espectroscopia, posteriormente siguieron los procesos de desactivación de las moléculas relevantes desde la excitación con la luz hasta la relajación completa. Así, pudimos determinar el mecanismo detrás de todo el proceso de desactivación de los oligoyedos desde un estado de excitación hasta su estado inicial original y, gracias a los datos que obtuvimos, pudimos hacer una predicción sobre las propiedades de la carena", concluye el Prof. Dr. Rik R. Tykwinski de la Universidad de Alberta.

Un hallazgo importante fue el hecho de que la llamada brecha de la banda óptica es en realidad mucho más pequeña de lo que se suponía anteriormente. La brecha de banda es un término del campo de la física de los semiconductores y describe la conductividad eléctrica de los cristales, metales y semiconductores. "Esta es una enorme ventaja", dice el profesor Guldi. "Cuanto menor sea la brecha de la banda, menos energía se requiere para conducir la electricidad. El silicio, por ejemplo, que se utiliza en microchips y células solares, posee esta importante propiedad. Carbyne podría ser usado en conjunto con el silicio en el futuro debido a sus excelentes propiedades fotofísicas.

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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