El grafeno Kagome promete propiedades interesantes

El grafeno de Kagome se caracteriza por una red regular de hexágonos y triángulos. Se comporta como un semiconductor y también puede tener propiedades eléctricas inusuales. Crédito: R. Pawlak, Departamento de Física, Universidad de Basilea

Los investigadores de todo el mundo están buscando nuevos materiales sintéticos que tengan propiedades especiales como la superconductividad, es decir, que conduzcan corriente eléctrica sin resistencia. Este nuevo material es un paso importante en el desarrollo de productos electrónicos de alta eficiencia energética. El material de partida es a menudo una estructura alveolar de una sola capa de átomos de carbono (grafeno).


Los cálculos teóricos predicen que el compuesto conocido como kagome Grafeno Debería tener propiedades completamente diferentes a las del grafeno. El grafeno de Kagome consiste en un patrón regular de hexágonos y triángulos equiláteros que se rodean entre sí. El nombre kagome proviene del antiguo arte japonés de tejido kagome, en el que las cestas se tejen con el mismo patrón.

Fideos Kagome con nuevas propiedades

Investigadores del Departamento de Física y del Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea, en colaboración con la Universidad de Berna, produjeron y estudiaron el grafeno Kagum por primera vez, como se informa en la revista. Quimica APLICADA. Las mediciones de los investigadores dieron resultados prometedores que indican inusuales para la electricidad o Propiedades magnéticas.

Para producir grafeno cagom, el equipo aplicó previamente un sustrato de plata por deposición de vapor y luego lo calentó para formar un medio mineral orgánico en la superficie del metal. El calentamiento adicional resultó en la producción de grafeno cagom, que se compone exclusivamente de átomos de carbono y nitrógeno y presenta el mismo patrón regular de hexágonos y triángulos.

Los físicos de la Universidad de Basilea han producido por primera vez un compuesto de grafeno hecho de átomos de carbono y algunos átomos de nitrógeno que forman una red regular de hexágonos y triángulos. Esta forma de panal, llamada celosía de Kagome, se comporta como un semiconductor y también puede tener propiedades eléctricas inusuales. En el futuro, podría usarse en sensores electrónicos o computadoras cuánticas. Crédito: Instituto Suizo de Nanociencia

Interacciones fuertes entre electrones

“Usamos microscopios de barrido de túnel y fuerza atómica para estudiar las propiedades estructurales y electrónicas de la red Kagumi”, dijo el Dr. Remy Pawlack, primer autor del estudio. Con microscopios de este tipo, los investigadores pueden examinar las propiedades estructurales y eléctricas de los materiales con una punta pequeña; en este caso, la punta termina con partículas individuales de monóxido de carbono.

Al hacerlo, los investigadores notaron que los electrones de energía específica, elegidos mediante la aplicación de un potencial eléctrico, estaban “atrapados” entre los triángulos que aparecen en la red cristalina del grafeno kagum. Este comportamiento distingue claramente el material del grafeno convencional, en el que los electrones se distribuyen en diferentes estados de energía en la red; en otras palabras, se determina su ubicación.

“La localización observada en Graphene Kagumi es deseable y es precisamente lo que estábamos buscando”, explica el profesor Ernst Meyer, quien lidera el grupo en el que se implementaron los proyectos. “causa Interacciones fuertes Entre electrones: estas interacciones, a su vez, proporcionan la base para fenómenos inusuales, como la conducción sin resistencia.

Se planean más investigaciones

Los análisis también revelaron que el grafeno Kagumi tiene propiedades semiconductoras; en otras palabras, sus propiedades de conducción se pueden activar o desactivar, como con un transistor. De esta manera, el grafeno kagum se diferencia mucho del grafeno, cuya conductividad no se puede encender y apagar fácilmente.

En investigaciones posteriores, el equipo separará a los kagome estructura De sus sustratos minerales y para estudiar más a fondo sus propiedades electrónicas. “La estructura de banda plana identificada en los experimentos respalda los cálculos teóricos, que predicen la posibilidad de excitar fenómenos electrónicos y magnéticos en la red de Kagum. En el futuro, Kagumi Ernst Meyer dice que el grafeno puede ser el componente básico de componentes electrónicos sostenibles y eficientes.


Los científicos han creado una escala atómica y una red electrónica Kagumi bidimensional


más información:
Remy Pawlack y col. Composición de la superficie de nitrógeno, grafeno kagum dopado, Edición internacional Angewandte Chemie (2021). DOI: 10.1002 / anie.202016469

Proporcionado por el Instituto Suizo de Nanociencia, Universidad de Basilea

La frase: Kagome Graphene Promises Exciting Properties (2021, 15 de febrero) Recuperado el 15 de febrero de 2021 de https://phys.org/news/2021-02-kagome-graphene-properties.html

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