Materiales de una sola capa
En ciencia de materiales , el término materiales de una sola capa o materiales 2D se refiere a sólidos cristalinos que consisten en una sola capa de átomos. Estos materiales son prometedores para algunas aplicaciones, pero siguen siendo el centro de la investigación. Los materiales de una sola capa derivados de elementos únicos generalmente llevan el sufijo -eno en sus nombres, por ejemplo, grafeno . Los materiales de una sola capa que son compuestos de dos o más elementos tienen sufijos -ano o -uro. Los materiales 2D generalmente se pueden clasificar como alótropos 2D de varios elementos o como compuestos (que consisten en dos o más elementos de enlace covalente ).
Se predice que hay cientos de materiales estables de una sola capa. [1] [2] La estructura atómica y las propiedades básicas calculadas de estos y muchos otros materiales de una sola capa potencialmente sintetizables se pueden encontrar en bases de datos computacionales. [3] Los materiales 2D se pueden producir utilizando principalmente dos enfoques: exfoliación de arriba hacia abajo y síntesis de abajo hacia arriba. Los métodos de exfoliación incluyen sonicación, exfoliación mecánica, hidrotermal, electroquímica, asistida por láser y asistida por microondas. [4]
El grafeno es un alótropo cristalino del carbono en forma de una lámina casi transparente (a la luz visible) de un átomo de espesor. Es cientos de veces más fuerte que la mayoría de los aceros en peso. [5] Tiene la conductividad térmica y eléctrica más alta conocida, con densidades de corriente 1 000 000 veces mayores que las del cobre . [6] Se produjo por primera vez en 2004. [7]
Andre Geim y Konstantin Novoselov ganaron el Premio Nobel de Física 2010 "por experimentos innovadores sobre el material bidimensional grafeno". Primero lo produjeron levantando copos de grafeno de grafito a granel con cinta adhesiva y luego transfiriéndolos a una oblea de silicio. [8]
Graphyne es otro alótropo de carbono bidimensional cuya estructura es similar a la del grafeno. Puede verse como una red de anillos de benceno conectados por enlaces de acetileno . Dependiendo del contenido de los grupos acetileno, el grafeno puede considerarse una hibridación mixta , sp n , donde 1 < n < 2, [9] [10] en comparación con el grafeno (puro sp 2 ) y el diamante (puro sp 3 ).
Los cálculos de primer principio utilizando curvas de dispersión de fonones y temperatura finita ab-initio , las simulaciones de dinámica molecular mecánica cuántica mostraron que el grafeno y sus análogos de nitruro de boro son estables. [11]
