Aviso sobre el Uso de cookies: Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar la experiencia del lector y ofrecer contenidos de interés. Si continúa navegando entendemos que usted acepta nuestra política de cookies. Ver nuestra Política de Privacidad y Cookies
Tienes activado un bloqueador de publicidad

Intentamos presentarte publicidad respetuosa con el lector, que además ayuda a mantener este medio de comunicación y ofrecerte información de calidad.

Por eso te pedimos que nos apoyes y desactives el bloqueador de anuncios. Gracias.

Continuar...

Martes, 9 enero 2018
Ciencia de los Materiales

Un estudio resuelve la polémica en la Física sobre los defectos en el grafeno

Un estudio realizado en el Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IFUSP), en Brasil, resolvió una controversia vigente desde hacía mucho tiempo en el seno de la comunidad científica internacional dedicada a la investigación de los defectos existentes en las hojas de grafeno. Dicha controversia se refería al cálculo de la estructura electrónica general de esos defectos. Tal configuración, que comprende diversas variables, había sido descrita de distintas maneras por diversos investigadores, de acuerdo con el modelo adoptado. La solución –igual para todos los modelos y compatible con los datos experimentales– la obtuvo la chilena Ana María Valencia García y su directora de tesis doctoral, Marília Junqueira Caldas, profesora titular del IFUSP.

 

Un artículo que lleva la firma de ambas investigadoras, intitulado Single vacancy defect in graphene: Insights into its magnetic properties from theoretical modeling, salió publicado en la revista Physical Review B., y los editores de dicho periódico científico seleccionaron una de las figuras del paper para integrar la sección “Kaleidoscope”, que contempla el aspecto estético de las imágenes publicadas.

 

 

Ana María Valencia García contó con una beca doctoral de la agencia chilena CONICYT (Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica), mientras que Marília Junqueira Caldas tuvo el apoyo del INEO (el Instituto Nacional de Electrónica Orgánica), financiado conjuntamente por la FAPESP y el CNPq (el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico), de Brasil.

 

“Existía una divergencia en el seno de la comunidad con relación a si la vacancia –es decir, la ausencia de un átomo de carbono de la red cristalina– provocaba un momento magnético débil o fuerte. Y sobre cuán fuerte sería la interacción magnética entre vacancias. Esta divergencia era especialmente extraña, dado que sus protagonistas son todos excelentes científicos de renombrados institutos internacionales. Descubrimos que los valores divergentes eran producto los distintos métodos de simulación utilizados”, resumió Marília Junqueira Caldas en declaraciones a Agência FAPESP.

 

En el estudio de cristales, el término “vacancia” se emplea para caracterizar a la situación en la cual falta un átomo en la red cristalina. En ese caso, los átomos situados alrededor deben reordenarse y establecer nuevas uniones a los efectos de compensar el átomo faltante. Y así se forman en ese lugar configuraciones de electrones llamadas “orbitales flotantes”. Existen tres variables importantes asociadas con este fenómeno: la densidad electrónica, esto es, de qué manera se distribuyen los electrones; los niveles electrónicos, es decir, los niveles de energía que ocupan los electrones; y el momento magnético, o sea, el torque producido en los electrones por un campo magnético externo.

 

“Existen dos maneras de calcular la estructura electrónica general de la región de la vacancia, ambas derivadas de la mecánica cuántica: el método de Hartree-Fock (HF) y la teoría del funcional de la densidad (Density Functional Theory – DFT). En la DFT, el cálculo se obtiene al hacer que cada electrón interactúe con la densidad electrónica media, que lo incluye. En el HF, el operador utilizado excluye al propio electrón y tiene en cuenta únicamente su interacción con los restantes. El HF suministra resultados referentes a la estructura de los electrones con mayor precisión, aunque el cálculo es mucho más trabajoso”, dijo Junqueira Caldas.

 

“Suelen combinarse ambos métodos mediante funcionales híbridos, a los que se hace mención en la literatura especializada desde finales del siglo pasado. Yo misma trabajé con ellos tiempo atrás, en un estudio sobre polímeros. Pero nunca se los había utilizado en el caso del grafeno. Ana María y yo descubrimos el funcional híbrido que describe mejor al material en pauta. Aplicado a los diversos modelos mediante simulación computacional, nuestro funcional híbrido produjo el mismo resultado para todos, y esto corroborado con los datos experimentales”, prosiguió.

 

[Img #48215]

 

Figura similar a la que fue seleccionada para la sección “Kaleidoscope”, de la revista Physical Review B. Está relacionada con la distribución de probabilidades de presencia de electrones en función de los defectos. (Foto: Valencia & Junqueira)

 

Además de haber hecho posible la solución de una controversia que perduraba desde hacía años, y sumado esto a que una de sus imágenes fue seleccionada a causa de su valor estético, otra peculiaridad interesante de esta investigación fue el problema que la motivó. “Llegamos a este tema con base en el interés que nos suscitó un material llamado ‘tierra negra india’. Este material, denominado anthropogenic dark earth (ADE) en inglés, es una tierra oscura y sumamente fértil existente en la Amazonia. Esta tierra retiene la humedad aun en altas temperaturas, y permanece fértil incluso bajo intensas lluvias. Se trata de un material de origen antropogénico, compuesto por fragmentos de terrenos cultivados por los primitivos habitantes de la Amazonia hace al menos dos milenios. Se sabía que este material, sumamente interesante, era el resultado del apilamiento de nanocopos de grafeno. Y el interés en la ‘tierra negra india” nos llevó al estudio del fenómeno de la vacancia en las hojas de grafeno”, describió Junqueira Caldas.

 

A modo de conclusión, es necesario decir que la vacancia en hojas de grafeno ofrece un horizonte de aplicación tecnológica, ya que la información puede codificarse en el defecto y no en la estructura íntegra. Pero para llegar a ese horizonte, aún habrá que investigar mucho. (Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT)

Quizá también puedan interesarle estos enlaces...

Copyright © 1996-2017 Amazings® / NCYT® | (Noticiasdelaciencia.com / Amazings.com). Todos los derechos reservados.
Depósito Legal B-47398-2009, ISSN 2013-6714 - Amazings y NCYT son marcas registradas. Noticiasdelaciencia.com y Amazings.com son las webs oficiales de Amazings.
Todos los textos y gráficos son propiedad de sus autores. Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin consentimiento previo por escrito.
Excepto cuando se indique lo contrario, la traducción, la adaptación y la elaboración de texto adicional de este artículo han sido realizadas por el equipo de Amazings® / NCYT®.

Amazings® / NCYT® • Términos de usoPolítica de PrivacidadMapa del sitio
© 2018 • Todos los derechos reservados - Depósito Legal B-47398-2009, ISSN 2013-6714 - Amazings y NCYT son marcas registradas. Noticiasdelaciencia.com y Amazings.com son las webs oficiales de Amazings.
Powered by FolioePress