Los químicos han duplicado a los miembros de una familia de Buzzy 2D Materialese incluso atascó un récord de nueve metales en uno de ellos. La hazaña, publicada hoy en Ciencia1ha entusiasmado a los investigadores porque abre la puerta para diseñar una multitud de sustancias extrañas pero útiles.
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Los materiales son tan complejos que, en este punto, es imposible simularlos con modelos de computadora, dice Max Hamedi, físico del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo. Los científicos necesitarán probar sus propiedades en el laboratorio, agrega, una perspectiva tentadora. «Tal vez obtengamos algunas propiedades que son muy sorprendentes y que no pudiéramos predecir».
La familia de materiales recién ampliada, llamada mxenes (pronunciada 'max-eens'), ha causado prevoción previamente porque su alta conductividad eléctrica y otras características sugieren que algún día podrían usarse en tecnologías como baterías de próxima generación y recubrimientos que protegen contra la interferencia electromagnética. No solo eso, estos materiales se pueden dispersar en agua, para que se puedan rociar o pintar en las superficies.
Sándwiches elegantes
El primer mxene jamás sintetizado, una hoja 2D de carburo de titanio, se informó en 20112 Por un equipo dirigido por Yury Gogotsi, un científico de nanomateriales de la Universidad de Drexel en Filadelfia, Pensilvania. A diferencia de El icónico grafeno de material 2Dque es una sola capa de átomos de carbono, los mxenos contienen varias capas de átomos de metal y carbono o nitrógeno. En el caso del carburo de titanio, por ejemplo, hay dos capas de 'pan' de átomos de titanio que intercalan una hoja de carbono.
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Pero los científicos no tienen un control ajustado sobre qué metales terminan en qué capas cuando se agregan más. Ciertos metales como 'como' estar en una capa particular debido a propiedades atómicas, como el tamaño de cada átomo y su hambre de electrones, dice Babak Anasori, ingeniero de materiales de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, y coautor del último estudio.
Entonces, aunque una persona que prepara un sándwich puede acumular capas de queso, lechuga, encurtidos y otros ingredientes en el orden de su elección, los químicos que hacen que los mxenes generen control de la naturaleza. Para crear estos materiales, los científicos comienzan calentando ingredientes en un horno para hacer cristales. En los materiales resultantes, ciertos metales siempre eligen estar en las capas internas, mientras que otros se sienten atraídos por el exterior.
Debido a estas limitaciones, algunos metales, incluidos el tungsteno, el circonio y el hafnio, han sido difíciles de incorporar, dice Anasori. Y los científicos no han podido hacer mxenos con ciertos metales en las capas internas o exteriores: por ejemplo, al molibdeno le gusta ir al exterior del sándwich, mientras que a Titanium le gusta estar envuelto. Las preferencias de los materiales para un cierto orden químico para lograr la configuración de energía más baja posible es una propiedad termodinámica llamada entalpía.
