es.wedoany.com Noticia: El Laboratorio de Materiales para Energía Nuclear Avanzada del Instituto de Tecnología de Materiales e Ingeniería de Ningbo, dependiente de la Academia China de Ciencias, en colaboración con equipos de la Universidad de Zhejiang y el Laboratorio Yongjiang, entre otros, ha utilizado una estrategia de edición de subcapas con "tijeras químicas" para "incrustar" elementos lantánidos en la red cristalina del MXeno, logrando por primera vez la síntesis de un nuevo material bidimensional que combina propiedades semiconductoras y ferromagnéticas: el MXeno de lantánidos.
Los MXenos son una clase de materiales bidimensionales compuestos por carburos, nitruros o carbonitruros de metales de transición. Debido a su excelente conductividad eléctrica y propiedades químicas superficiales ajustables, tienen amplias perspectivas de aplicación en almacenamiento de energía, protección electromagnética, catálisis y detección. Sin embargo, estos "materiales estrella" también presentan limitaciones: casi todos son conductores metálicos, carecen de la estructura de bandas característica de los semiconductores y rara vez poseen orden magnético. Esto restringe su desarrollo en áreas como dispositivos electrónicos y espintrónica.
El equipo de investigación descubrió que los monohaluros de lantánidos poseen una estructura laminar especial, similar a la subcapa del MXeno tras eliminar las capas de átomos de carbono. Basándose en la estrategia de edición de subcapas con "tijeras químicas" propuesta anteriormente, desarrollaron una nueva ruta de síntesis: aprovechar las diferencias en las propiedades químicas de las subcapas en compuestos laminares para eliminar, reemplazar o reestructurar capas atómicas específicas, similar a reensamblar bloques de Lego a escala atómica según un diseño.
El equipo diseñó una reacción suave en dos pasos. En el primero, los metales lantánidos reaccionan con cloruro de cobre para obtener in situ el monohaluro intermedio deseado. En el segundo, el intermedio reacciona con polvo de grafito en una "danza" a alta temperatura. En este punto, los electrones localizados entre las capas del intermedio se "ofrecen" activamente, reduciendo los átomos de carbono del grafito a aniones de carbono tetravalente (C4-). Tras perder electrones, la fuerza de unión entre las capas, originalmente mantenida por estos, se debilita, y los aniones de carbono con carga negativa se insertan entre dos capas metálicas, ocupando con precisión los sitios octaédricos vacantes, formando finalmente una nueva estructura cristalina de MXeno con una secuencia de apilamiento T-Ln-C-Ln-T.
Los resultados de las pruebas muestran que el nuevo material desbloquea simultáneamente dos propiedades: semiconductor y ferromagnética. Este tipo de material bidimensional es un objetivo largamente perseguido en espintrónica, con un enorme potencial en dispositivos lógicos de bajo consumo, comunicaciones de alta frecuencia, sensores magnéticos e incluso computación cuántica. La estrategia de síntesis es universal y se espera que en el futuro pueda extenderse a otros metales de transición, abriendo una nueva puerta para enriquecer la familia de materiales bidimensionales.
