Un equipo que incluye físicos de la Universidad de Basilea ha logrado utilizar la microscopía de fuerza atómica para obtener imágenes claras de átomos de impurezas individuales en cintas de grafeno. Gracias a las fuerzas medidas en la red de carbono bidimensional del grafeno, pudieron identificar el boroy nitrógeno por primera vez, como informan los investigadores en la revista Avances científicos .
El grafeno está hecho de una capa bidimensional de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal. Los fuertes enlaces entre los átomos de carbono hacen que el grafeno sea extremadamente estable pero flexible. También es un excelente conductor eléctrico a través del cual la electricidad puede fluir casi sin pérdidas.
Las propiedades distintivas del grafeno pueden expandirse aún más incorporando átomos de impurezas en un proceso conocido como "dopaje". Los átomos de impurezas causan cambios locales de la conducción que, por ejemplo, permiten que el grafeno se use como un pequeño transistor y permite la construcción decircuitos
incorporación dirigida
En una colaboración entre científicos de la Universidad de Basilea y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Tsukuba en Japón, la Universidad de Kanazawa y la Universidad de Kwansei Gakuin en Japón, y la Universidad de Aalto en Finlandia, los investigadores crearon y examinaron específicamente cintas de grafeno que contienen átomos de impurezas.
Reemplazaron átomos de carbono particulares en la red hexagonal con átomos de boro y nitrógeno usando química superficial, colocando compuestos precursores orgánicos adecuados en una superficie de oro. Bajo exposición al calor hasta 400 ° C, se formaron pequeñas cintas de grafeno en la superficie de oro a partir deprecursores, incluidos los átomos de impurezas en sitios específicos.
Medición de la fuerza de los átomos
Los científicos del equipo dirigido por el profesor Ernst Meyer del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea examinaron estas cintas de grafeno utilizando microscopía de fuerza atómica AFM. Utilizaron una punta funcionalizada de monóxido de carbono y midieron las pequeñas fuerzas que actúanentre la punta y los átomos individuales.
Este método permite detectar incluso las diferencias más pequeñas en las fuerzas. Al observar las diferentes fuerzas, los investigadores pudieron mapear e identificar los diferentes átomos. "Las fuerzas medidas para los átomos de nitrógeno son mayores que para un átomo de carbono".explica el Dr. Shigeki Kawai, autor principal del estudio y ex postdoc en el equipo de Meyer: "Medimos las fuerzas más pequeñas para los átomos de boro". Las diferentes fuerzas pueden explicarse por la diferente proporción de fuerzas repulsivas, que se debe a las diferentesradios atómicos
Las simulaciones por computadora confirmaron las lecturas, lo que demuestra que la tecnología AFM es adecuada para realizar análisis químicos de átomos de impurezas en los prometedores compuestos de carbono bidimensionales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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