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Cómo hacer grafeno usando Buckyballs supersónicos
El grafeno es uno de los materiales maravillosos de nuestra era. Es unas 200 veces más resistente que el acero, es un extraordinario conductor del calor y la electricidad y es casi transparente. Y, sin embargo, hacer grafeno sigue siendo complicado, especialmente cuando necesita asentarse sobre un sustrato para aplicaciones como la electrónica.
Hoy, Simone Taioli del Instituto de Física Fundamental y Aplicaciones de Trento en Italia y algunos amigos dicen que han descubierto cómo hacerlo a partir de la famosa molécula con forma de balón de fútbol buckminsterfullereno.
Su idea es notablemente simple: bombardear el sustrato con buckyballs que viajan a velocidades supersónicas. Eso es lo suficientemente rápido como para abrirlos cuando golpean, y las jaulas abiertas resultantes luego se unen para formar una película de grafeno.
Los investigadores han pensado durante mucho tiempo en usar buckyballs como precursores del grafeno. Pero la única forma de hacer que se abran y se unan es calentándolos a temperaturas superiores a los 600 °C.
Eso no es particularmente efectivo, porque esas altas temperaturas pueden cambiar las propiedades del sustrato, en particular la cantidad de carbono que adsorbe. Eso da como resultado películas irregulares con defectos graves.
La nueva técnica soluciona estos problemas. El equipo acelera las bolas de bucky al liberarlas en un gas de helio o hidrógeno, que permiten expandirse a velocidades supersónicas, llevando consigo las bolas de carbono. Eso le da a las bolas de Bucky energías de alrededor de 40 keV sin cambiar su dinámica interna (a diferencia del calentamiento ordinario que aumenta dramáticamente las vibraciones moleculares).
Luego, estos tipos apuntan las bolas de Bucky a una lámina de cobre y observan cómo se estrellan contra ella como moscas contra un parabrisas. El resultado es una capa bastante uniforme de material similar al grafeno en una sola capa.
Este material tiene su propia idiosincrasia. Para empezar, no está hecho de hexágonos regulares, como el grafeno perfecto. En su lugar, también contiene pentágonos, que provienen de las estructuras originales de buckyball. Eso es potencialmente útil porque los pentágonos podrían introducir una brecha de banda en el material, algo que los científicos de materiales han esperado crear en el grafeno.
Aunque solo es una prueba de principio en esta etapa, la técnica parece interesante, sobre todo porque produce películas de calidad relativamente alta y también podría aplicarse a una amplia gama de otros materiales como metales, semiconductores y aislantes. Y eso podría allanar el camino para una nueva generación de dispositivos electrónicos.
¡Cosas interesantes!
Ref: arxiv.org/abs/1507.07859 : Hacia la síntesis de grafeno de una sola capa a temperatura ambiente mediante epitaxia de haz molecular supersónico C60