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Domingo, 11 septiembre 2016
Ciencia de los Materiales

Un nuevo método sintetiza láminas ultradelgadas de materiales 2D

El descubrimiento del grafeno en 2004 por A. Geim y K. Novoselov (el primer material bidimensional, con un espesor de ~0.3 nm) no solo supuso una revolución en el mundo de la Física, sino que abrió la puerta al desarrollo de electrónica flexible y transparente basada en materiales 2D.

 

Sin embargo, el grafeno ya no está solo, ahora hay un amplio abanico de materiales que son susceptibles de ser fabricados en 2D. Entre ellos encontramos el trióxido de molibdeno, un semiconductor de alto interés en el campo de la optoelectrónica debido a su alta transparencia a la luz visible y la posibilidad de implementarlo en dispositivos flexibles.

 

El principal inconveniente de estos materiales es su costoso, largo y complejo proceso de síntesis. Por ello, científicos de la Universidad Autónoma de Madrid y el IMDEA Nanociencia, en España, han trabajado en el desarrollo de un nuevo y sencillo método para sintetizar, por primera vez, láminas ultradelgadas (unos pocos nanómetros de espesor) y extensas (varios centímetros cuadrados de superficie) de trióxido de molibdeno.

 

Los métodos empleados en la síntesis de materiales 2D requieren normalmente temperaturas muy altas (~1000 °C), tiempos muy largos (varias horas o días) y atmósfera inerte y controlada, mientras que el método desarrollado por estos científicos requiere simplemente una placa calefactora a una temperatura de ~500 °C, funcionando en aire (atmósfera ambiente) y tiempos de síntesis de solo entre 20 y 30 minutos.

 

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A la izquierda se muestra una fotografía tomada con microscopio óptico de cristales de trióxido de molibdeno. A la derecha se muestra una fotografía de una capa extensa de trióxido de molibdeno. (Foto: UAM Gazette)

 

“El proceso es tan sencillo como colocar una lámina de molibdeno en la placa calefactora, provocando la oxidación de su superficie; puesto que el trióxido de molibdeno es muy volátil, el vapor formado en la superficie es capaz de depositarse sobre un sustrato de mica y formar cristales de cientos de micras de largo y ancho y unos pocos nanómetros de espesor. Todo ello gracias al fenómeno conocido como crecimiento epitaxial por van der Waals”,  explica Aday J. Molina-Mendoza, investigador de IMDEA Nanociencia y autor principal del estudio junto con Andrés Castellanos-Gómez, del mismo centro. “Estos cristales pueden ser fácilmente desacoplados del sustrato de mica una vez crecidos y ser transferidos a un sustrato arbitrario mediante un sencillo método de transferencia”, añade.

 

Los autores de este trabajo han empleado estas láminas extensas y ultradelgadas de trióxido de molibdeno en la fabricación de sensores de radiación ultravioleta transparentes a la luz visible (recubrimientos inteligentes) y, en combinación con disulfuro de molibdeno (otro semiconductor bidimensional), para fabricar fotodetectores de luz visible autoalimentados que pueden funcionar sin baterías o cualquier otro tipo de alimentación externa. (Fuente: Universidad Autónoma de Madrid)

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