A raíz de su reciente descubrimiento de una forma plana de galio, un equipo internacional dirigido por científicos de la Universidad de Rice ha creado otro material bidimensional que, según los investigadores, podría cambiar las reglas del juego para la generación de combustible solar. El científico de materiales de arroz PulickelAjayan y sus colegas extrajeron hemateno de 3 átomos de espesor de mineral de hierro común. La investigación fue presentada hoy en un artículo en Nanotecnología de la naturaleza .
El hemateno puede ser un fotocatalizador eficiente, especialmente para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, y también podría servir como material magnético ultradelgado para dispositivos basados en espintrónica, dijeron los investigadores.
"El magnetismo 2D se está convirtiendo en un campo muy emocionante con los avances recientes en la síntesis de dichos materiales, pero las técnicas de síntesis son complejas y la estabilidad de los materiales es limitada", dijo Ajayan. "Aquí, tenemos un método simple y escalable, y ella estructura de hemateno debe ser ambientalmente estable "
El laboratorio de Ajayan trabajó con investigadores de la Universidad de Houston y en India, Brasil, Alemania y otros lugares para exfoliar el material de la hematita natural usando una combinación de sonicación, centrifugación y filtración asistida por vacío.
Ya se sabía que la hematita tenía propiedades fotocatalíticas, pero no son lo suficientemente buenas como para ser útiles, dijeron los investigadores.
"Para que un material sea un fotocatalizador eficiente, debe absorber la parte visible de la luz solar, generar cargas eléctricas y transportarlas a la superficie del material para llevar a cabo la reacción deseada", dijo Oomman Varghese, coautor yprofesor asociado de física en la Universidad de Houston.
"La hematita absorbe la luz solar del ultravioleta a la región amarillo-naranja, pero las cargas producidas son de muy corta duración. Como resultado, se extinguen antes de llegar a la superficie", dijo.
La fotocatálisis de Hematene es más eficiente porque los fotones generan cargas negativas y positivas dentro de unos pocos átomos de la superficie, dijeron los investigadores. Al combinar el nuevo material con matrices de nanotubos de dióxido de titanio, que proporcionan una vía fácil para que los electrones salgan del hematene, elLos científicos descubrieron que podían permitir que se absorbiera más luz visible.
Los investigadores también descubrieron que las propiedades magnéticas del hemateno difieren de las de la hematita. Mientras que la hematita nativa es antiferromagnética, las pruebas mostraron que el hemateno es ferromagnético, como un imán común. En los ferromagnetos, los momentos magnéticos de los átomos apuntan en la misma dirección. En los antiferromagnéticos,los momentos en átomos adyacentes se alternan
A diferencia del carbono y su forma 2D, el grafeno, la hematita es un material que no es de van der Waals, lo que significa que se mantiene unido por redes de enlace 3D en lugar de interacciones atómicas de van der Waals no químicas y relativamente más débiles.
"La mayoría de los materiales 2D hasta la fecha se han derivado de contrapartes a granel en capas en la naturaleza y generalmente conocidos como sólidos de van der Waals", dijo el coautor, el profesor Anantharaman Malie Madom Ramaswamy Iyer, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Cochin, India."Los materiales 2D de precursores a granel que tienen redes de unión 3D no van der Waals son raros, y en este contexto el hemateno asume una gran importancia".
Según el coautor Chandra Sekhar Tiwary, ex investigador postdoctoral en Rice y ahora profesor asistente en el Instituto Indio de Tecnología, Gandhinagar, los colaboradores están explorando otros materiales que no son de Van der Waals por su potencial 2D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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