Descubren una potente familia de materiales bidimensionales

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Un equipo de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Tulane ha desarrollado una nueva familia de materiales bidimensionales que, según los investigadores, tiene aplicaciones prometedoras, incluso en electrónica avanzada y baterías de alta capacidad.

Dirigido por Michael Naguib, profesor asistente en el Departamento de Física e Ingeniería Física, el estudio ha sido publicado en la revista Advanced Materials.

“Los materiales bidimensionales son nanomateriales con un espesor de tamaño nanométrico (nanómetro es una millonésima de milímetro) y dimensiones laterales miles de veces el espesor”, dijo Naguib. “Su planitud ofrece un conjunto único de propiedades en comparación con los materiales a granel”.

El nombre de la nueva familia de materiales 2D es carbocalcogenuros de metales de transición o TMCC. Combina las características de dos familias de materiales 2D: carburos de metales de transición y dicalcogenuros de metales de transición.

Naguib, el profesor de carrera temprana de Ken & Ruth Arnold en ciencia e ingeniería, dijo que este último es una gran familia de materiales que se ha explorado ampliamente y se ha encontrado que es muy prometedor, especialmente para el almacenamiento y la conversión de energía electroquímica. Pero dijo que uno de los desafíos al utilizarlos es su baja conductividad eléctrica y estabilidad.

Por otro lado, dijo, los carburos de metales de transición son excelentes conductores eléctricos con una conductividad mucho más potente. Se anticipa que la fusión de las dos familias en una tendrá un gran potencial para muchas aplicaciones, como baterías y supercondensadores, catálisis, sensores y electrónica.

“En lugar de apilar los dos materiales diferentes como bloques de construcción de Lego con muchas interfaces problemáticas, aquí desarrollamos un nuevo material 2D que tiene la combinación de ambas composiciones sin ninguna interfaz”, dijo.

“Utilizamos un proceso de exfoliación asistido por electroquímicos mediante la inserción de iones de litio entre las capas de carbocalcogenuros de metales de transición a granel, seguido de agitación en agua”, dijo Ahmad Majed, el primer autor del artículo y candidato a doctorado en Física de Materiales y Ingeniería en Tulane trabajando en el grupo de Naguib.

A diferencia de otros nanomateriales exóticos, dijo Majed, el proceso de fabricación de estos nanomateriales 2D TMCC es simple y escalable.

Además de Naguib y Majed, el equipo incluye a Jiang Wei, profesor asociado de física e ingeniería física; Jianwei Sun, profesor asistente de física e ingeniería física; los candidatos a doctorado Kaitlyn Prenger, Manish Kothakonda y Fei Wang en Tulane; y el Dr. Eric N. Tseng y el profesor Per OA Persson de la Universidad de Linkoping en Suecia.

Este estudio fue apoyado por el Premio a la Carrera de la Fundación Nacional de Ciencias de Naguib que recibió hace menos de un año.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Tulane. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

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