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Una nanohoja es una nanoestructura bidimensional con un grosor en una escala que va de 1 a 100 nm. [1] [2] [3] [4]

Un ejemplo típico de nanohoja es el grafeno , el material bidimensional más delgado (0,34 nm) del mundo. [5] Consiste en una sola capa de átomos de carbono con redes hexagonales .

Ejemplos y aplicaciones

A partir de 2017 , las nanohojas de silicio se están utilizando para crear prototipos de futuras generaciones de transistores pequeños (5 nm) . [6]

Las nanohojas de carbono (de cáñamo) pueden ser una alternativa al grafeno como electrodos en supercondensadores . [7]

Síntesis

Imagen de topografía 3D AFM de una nanoplaca de paladio multicapa sobre una oblea de silicio. [8]

Los métodos de síntesis de nanohojas más comúnmente utilizados utilizan un enfoque ascendente, por ejemplo, preorganización y polimerización en interfaces como películas Langmuir-Blodgett , [9] síntesis en fase de solución y deposición química en fase de vapor (CVD). [10] Por ejemplo, las nanohojas de CdTe ( telururo de cadmio ) podrían sintetizarse precipitando y envejeciendo nanopartículas de CdTe en agua desionizada. [11] La formación de nanohojas de CdTe flotantes se debió a la atracción hidrofóbica direccional y las interacciones electrostáticas anisotrópicas causadas por el dipolo momento y pequeñas cargas positivas. Se pueden utilizar simulaciones moleculares a través de un modelo de grano grueso con parámetros de cálculos de mecánica cuántica semi-empíricos para probar el proceso experimental.

Se pueden obtener láminas ultrafinas de monocristal de PbS ( azufre de plomo ) con microescala en dimensiones x, y utilizando un método de síntesis coloidal en caliente . [12] Se utilizaron compuestos con cloroalcanos lineales como 1,2-dicloroetano que contenía cloro durante la formación de láminas de PbS. Las láminas ultrafinas de PbS probablemente resultaron de la unión orientada de las nanopartículas de PbS en dos dimensiones. Las facetas altamente reactivas se consumieron preferentemente en el proceso de crecimiento que condujo al crecimiento de cristales de PbS en forma de lámina.

Las nanoláminas también se pueden preparar a temperatura ambiente. Por ejemplo, las nanohojas hexagonales de PbO (óxido de plomo)) se sintetizaron utilizando nanopartículas de oro como semillas a temperatura ambiente. [3] El tamaño de la nanoplaca de PbO se puede ajustar mediante NP y Pb de oro.2+
concentración en la solución de crecimiento. No se emplearon tensioactivos orgánicos en el proceso de síntesis. La unión orientada, en la que las láminas se forman por agregación de pequeñas nanopartículas, cada una de las cuales tiene un momento dipolar neto , [13] [14] y la maduración ostwald [15] son las dos razones principales para la formación de las nano láminas de PbO. Se observó el mismo proceso para las nanopartículas de sulfuro de hierro. [dieciséis]

Las nanohojas de carbono se han producido utilizando fibras de líber de cáñamo industrial con una técnica que consiste en calentar las fibras a más de 350 ° F (180 ° C) durante 24 horas. Luego, el resultado se somete a un calor intenso que hace que las fibras se exfolien en una nano lámina de carbono. Esto se ha utilizado para crear un electrodo para un supercondensador con cualidades electroquímicas "a la par" de los dispositivos fabricados con grafeno . [7]

También se han sintetizado nanohojas de metal a partir de un método basado en solución mediante la reducción de precursores metálicos, incluidos el paladio, [17] rodio [18] y oro. [19]

Ver también

  • Grafeno
  • Polímero bidimensional
  • Oro coloidal
  • Célula solar de nanocristales
  • Nanopartícula
  • Punto cuántico
  • Película de Langmuir-Blodgett

Referencias

  1. ^ Coleman, JN; Lotya, M .; O'Neill, A .; Bergin, SD; King, PJ; Khan, U .; Young, K .; Gaucher, A .; et al. (2011). "Nanohojas bidimensionales producidas por exfoliación líquida de materiales en capas". Ciencia . 331 (6017): 568–571. Código bibliográfico : 2011Sci ... 331..568C . doi : 10.1126 / science.1194975 . hdl : 2262/66458 . PMID  21292974 .
  2. ^ Guo, Shaojun; Dong, Shaojun (2011). "Nanohoja de grafeno: síntesis, ingeniería molecular, película fina, híbridos y aplicaciones energéticas y analíticas". Reseñas de la Sociedad Química . 40 (5): 2644–2672. doi : 10.1039 / C0CS00079E . PMID 21283849 . 
  3. ^ a b Zeng, Shuwen; Liang, Yennan; Lu, Haifei; Wang, Libo; Dinh, Xuan-Quyen; Yu, Xia; Ho, Ho-Pui; Hu, Xiao; Yong, Ken-Tye (2012). "Síntesis de nanohojas de PbO de forma hexagonal simétrica utilizando nanopartículas de oro" . Materiales Cartas . 67 : 74–77. doi : 10.1016 / j.matlet.2011.09.048 .
  4. ^ García, JC; de Lima, DB; Assali, LVC; Justo, JF (2011). "Nanohojas de grafeno y similares al grafeno del grupo IV". J. Phys. Chem. C . 115 (27): 13242. arXiv : 1204.2875 . doi : 10.1021 / jp203657w .
  5. ^ Geim, AK (2009). "Grafeno: estado y perspectivas". Ciencia . 324 (5934): 1530-1534. arXiv : 0906.3799 . Código Bibliográfico : 2009Sci ... 324.1530G . doi : 10.1126 / science.1158877 . PMID 19541989 . 
  6. ^ IBM descubre cómo hacer chips de 5 nm. Junio ​​de 2017
  7. ^ a b "¿Podrían las nanohojas de cáñamo derribar al grafeno para hacer el supercondensador ideal?" . acs.org . Sociedad Americana de Química . Consultado el 14 de agosto de 2014 .
  8. ^ Yin, Xi; Liu, Xinhong; Pan, Yung-Tin; Walsh, Kathleen A .; Yang, Hong (4 de noviembre de 2014). "Nanohojas de paladio ultrafinas multicapa tipo torre de Hanoi". Nano Letras . 14 (12): 7188–94. Código bibliográfico : 2014NanoL..14.7188Y . doi : 10.1021 / nl503879a . PMID 25369350 . 
  9. ^ Payamyar, P .; Kaja, K .; Ruiz-Vargas, C .; Stemmer, A .; Murray, D. J; Johnson, C. J; King, BT; Schiffmann, F .; VandeVondele, J .; Renn, A .; Götzinger, S .; Ceroni, P .; Schütz, A .; Lee, L.-T .; Zheng, Z .; Sakamoto, J .; Schlüter, AD (2014). "Síntesis de una lámina monocapa covalente por dimerización fotoquímica de antraceno en la interfaz aire / agua y su caracterización mecánica por indentación AFM". Adv. Mater . 26 (13): 2052-2058. doi : 10.1002 / adma.201304705 . PMID 24347495 . 
  10. ^ Sreekanth, Kandammathe Valiyaveedu; Zeng, Shuwen; Shang, Jingzhi; Yong, Ken-Tye; Yu, Ting (2012). "Excitación de ondas electromagnéticas de superficie en una rejilla de Bragg basada en grafeno" . Informes científicos . 2 : 737. Código Bibliográfico : 2012NatSR ... 2E.737S . doi : 10.1038 / srep00737 . PMC 3471096 . PMID 23071901 .  
  11. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, SC; Kotov, NA (2006). "Autoensamblaje de nanocristales de CdTe en láminas flotantes". Ciencia . 314 (5797): 274–278. Código Bibliográfico : 2006Sci ... 314..274T . doi : 10.1126 / science.1128045 . PMID 17038616 . 
  12. ^ Schliehe, C .; Juárez, BH; Pelletier, M .; Jander, S .; Greshnykh, D .; Nagel, M .; Meyer, A .; Foerster, S .; et al. (2010). "Láminas de PbS ultrafinas mediante fijación orientada bidimensional". Ciencia . 329 (5991): 550–553. arXiv : 1103.2920 . Código Bibliográfico : 2010Sci ... 329..550S . doi : 10.1126 / science.1188035 . PMID 20671184 . 
  13. ↑ Talapin, Dmitri V .; Shevchenko, Elena V .; Murray, Christopher B .; Titov, Alexey V .; Král, Petr (2007). "Interacciones dipolo-dipolo en superredes de nanopartículas". Nano Letras . 7 (5): 1213–1219. Código Bibliográfico : 2007NanoL ... 7.1213T . doi : 10.1021 / nl070058c . PMID 17397231 . 
  14. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, SC; Kotov, NA (13 de octubre de 2006). "Autoensamblaje de nanocristales de CdTe en láminas flotantes". Ciencia . 314 (5797): 274–278. Código bibliográfico : 2006Sci ... 314..274T . doi : 10.1126 / science.1128045 . PMID 17038616 . 
  15. ^ Yang, Weiyou; Gao, Fengmei; Wei, Guodong; An, Linan (2010). "Crecimiento de maduración de Ostwald de nanoplacas de nitruro de silicio". Crecimiento y diseño de cristales . 10 : 29–31. doi : 10.1021 / cg901148q .
  16. ^ Bai, Yongxiao; Yeom, Jihyeon; Yang, Ming; Cha, Sang-Ho; Sun, Kai; Kotov, Nicholas A. (14 de febrero de 2013). "Síntesis universal de nanopartículas, nanocables y nanoláminas monofásicas de pirita FeS2". El Diario de la Química Física C . 117 (6): 2567-2573. doi : 10.1021 / jp3111106 . ISSN 1932-7447 . 
  17. ^ Yin, Xi; Liu, Xinhong; Pan, Yung-Tin; Walsh, Kathleen; Yang, Hong (4 de noviembre de 2014). "Nanohojas de paladio ultrafinas multicapa tipo torre de Hanoi". Nano Letras . 14 (12): 7188–94. Código bibliográfico : 2014NanoL..14.7188Y . doi : 10.1021 / nl503879a . PMID 25369350 . 
  18. ^ Duan, H; Yan, N; Yu, R; Chang, CR; Zhou, G; Hu, HS; Rong, H; Niu, Z; Mao, J; Asakura, H; Tanaka, T; Dyson, PJ; Li, J; Li, Y (2014). "Nanohojas ultrafinas de rodio" . Comunicaciones de la naturaleza . 5 : 3093. Bibcode : 2014NatCo ... 5.3093D . doi : 10.1038 / ncomms4093 . PMID 24435210 . 
  19. ^ Li, Zhonghao; Liu, Zhimin; Zhang, Jianling; Han, Buxing; Du, Jimin; Gao, Yanan; Jiang, Tao (2005). "Síntesis de nanoplacas de oro monocristalino de gran tamaño en líquidos iónicos". El Journal of Physical Chemistry B . 109 (30): 14445-14448. doi : 10.1021 / jp0520998 . PMID 16852818 .