Utilizan diamantes para crear nanocables de tres átomos de ancho

Cultura 2017-01-03 10:17:23

Investigadores idearon una formar de utilizar los más pequeños trozos de diamante posibles (diamondoids) para juntar varios tipos de átomo como si fueran piezas de Lego para así formar los alambres conductores más delgados, con un ancho de apenas tres átomos.

La nueva técnica, descrita en Nature Materials, podría ser potencialmente utilizada para construir diminutos alambres para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo tejidos eléctricos, dispositivos optoelectrónicos que emplean tanto electricidad como luz y materiales superconductores que conducen la electricidad sin pérdidas.

Los diamondoids utilizados como herramientas de ensamblado por los investigadores de la Universidad de Stanford y del Laboratorio Nacional de Aceleración del Centro de Aceleración Lineal de Stanford, una instalación del Departamento de Energía de Estados Unidos, son diminutos y entrelazan jaulas de carbono e hidrógeno.

Encontrados de forma natural en los fluidos petrolíferos, los diamondoids son extraídos y separados por tamaño y geometría en el Centro de Aceleración Lineal.

En la última década, un programa de investigación el Instituto de Ciencias de los Materiales y de la Energía de Stanford dirigido por Nicholas Melosh, uno de los autores del nuevo estudio y profesor asociado de Stanford, y por el profesor Zhi-Xun Shen de Stanford, encontró varios usos potenciales para los pequeños diamantes, incluyendo mejorar las imágenes de microscopio electrónico y fabricar diminutos aparatos electrónicos.

Aunque hay otras formas de hacer que se reúnan los materiales, el nuevo método permite a los investigadores ensamblar los materiales con control y precisión átomo por átomo y esta es la primera vez que se crea un nanocable con centro cristalino y sólido que tiene buenas propiedades electrónicas, dijo Melosh.

Melosh añadió que el tamaño minúsculo es importante porque un material que existe en solo una o dos dimensiones, como los puntos, alambres u hojas atómicas, puede tener propiedades extraordinarias y muy distintas en comparación con el mismo material hecho de forma más grande.

Los investigadores empezaron con diamondoids, jaulas que contienen diez átomos de carbono y les agregaron un átomo de azufre a cada una. Flotando en una solución, cada átomo de azufre se unió con un ion de cobre, lo que creó el nanocable básico.

Los componentes básicos se entrelazaron debido a la atracción de Van der Waals entre diamondoids y se adjuntaron a la creciente punta del nanocable.

El resultado son alambres parecidos a agujas con un centro semiconductor, el cual es una combinación de cobre con azufre llamado calcogenuro, rodeado por los diamondoids adjuntos, lo que forma una placa aislante.

"De forma muy parecida a los bloques de Lego, sólo se acomodan de cierta manera determinada por su tamaño y su forma", dijo Fei Hua Li, un estudiante de posgrado que desempeñó un papel crítico en la sintetización de los diminutos alambres y en descubrir cómo crecen.

El equipo ha utilizado diamondoids para crear nanocables unidimensionales basados en cadmio, zinc, plata y hierro, incluyendo algunos que crecen lo suficiente para verlos sin microscopio, y han experimentado distintas reacciones en diferentes solventes y otras moléculas rígidas y similares a jaulas como carboranos.

Los alambres basados en cadmio son similares los materiales utilizados en la optoelectrónica, como los diodos emisores de luz (LED), y los basados en zinc son parecidos a los utilizados en aplicaciones solares y en generadores de energía piezoeléctrica, la cual convierte movimiento en electricidad.

"Lo que demostramos es que podemos fabricar alambres conductores diminutos del más pequeño tamaño posible que en esencia se ensamblan a sí mismos", dijo Hao Yan, un investigador de posdoctorado de Stanford.

Hao añadió que "el proceso es simple, una síntesis de un solo recipiente. Uno vierte los ingredientes juntos y obtiene resultados en media hora. Es como si los diamondoids supieran a dónde desean ir".

Lola


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