Las pilas verticales de diferentes cristales bidimensionales 2D, como el grafeno, el nitruro de boro, etc., que se mantienen unidos por fuerzas débiles de van der Waals, se denominan comúnmente "heteroestructuras de van der Waals". Estas estructuras multicapa sofisticadas pueden serutilizado como una plataforma versátil para la investigación de varios fenómenos a nanoescala. En particular, la superposición mecánica de los cristales 2D genera potenciales periódicos 2D que imparten al sistema propiedades físicas y químicas no convencionales.
Aquí un equipo de investigadores europeos aplicó un enfoque supramolecular para formar redes moleculares orgánicas autoensambladas con una geometría controlada y precisión atómica sobre grafeno, induciendo potenciales periódicos 1D en las heteroestructuras híbridas orgánico-inorgánicas resultantes.Los bloques de construcción fueron cuidadosamente diseñados y sintetizados. Estos están equipados con i una larga cola alifática, que dirige el autoensamblaje y la periodicidad del potencial, y ii un grupo de cabeza de diazirina fotorreactiva, cuyo momento dipolar modula el potencial superficial dela hoja de grafeno subyacente. Tras la irradiación con luz ultravioleta UV antes de la deposición sobre el grafeno, el resto diazirina se escinde y se forma una especie de carbeno reactivo. Este último es propenso a reaccionar con moléculas de disolvente, lo que lleva a una mezcla de nuevos compuestos que llevan diferentesfuncionalidades.
Se utilizaron imágenes de microscopio de túnel de barrido STM para caracterizar la disposición a nanoescala de las redes supramoleculares formadas en superficies de grafito y grafeno, lo que determina la periodicidad y geometría de los potenciales inducidos. A continuación, se realizó la caracterización eléctrica del efecto de campo basado en grafeno.dispositivos para evaluar el efecto de las diferentes capas orgánicas autoensambladas sobre las características eléctricas del material 2D. Las simulaciones computacionales permitieron desentrañar las interacciones del ensamblaje molecular con el grafeno; un análisis teórico confirmó además que el origen de los efectos del dopaje puede seratribuido completamente a la orientación de los dipolos eléctricos en los grupos de cabeza. Finalmente, se podría generar un potencial periódico con la misma geometría pero una intensidad diferente a partir de una red supramolecular preparada después de la irradiación UV del bloque de construcción molecular en un disolvente diferente.
De esta manera, los investigadores lograron demostrar que las redes supramoleculares orgánicas son adecuadas para crear potenciales periódicos 1D controlables en la superficie del grafeno. Curiosamente, la periodicidad, la amplitud y el signo de los potenciales inducidos pueden preprogramarse y ajustarse mediante un cuidadosodiseño molecular. Este enfoque supramolecular ascendente puede extenderse y aplicarse a otros materiales 2D inorgánicos como los dicalcogenuros de metales de transición, allanando el camino hacia heteroestructuras de van der Waals multicapa más complejas. Estos hallazgos son de gran importancia para la realización de compuestos orgánicos-inorgánicosmateriales híbridos con propiedades estructurales y electrónicas controlables con funcionalidades eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y ópticas sin precedentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Technische Universität Dresden . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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