Los investigadores de la Virginia Commonwealth University han descubierto una nueva estrategia para crear superatomos: combinaciones de átomos que pueden imitar las propiedades de más de un grupo de elementos de la tabla periódica. Estos superatomos podrían usarse para crear nuevos materiales, incluidas baterías más eficientesy mejores semiconductores; un componente central de microchips, transistores y la mayoría de los dispositivos computarizados.
Las baterías y los semiconductores dependen del movimiento de cargas de un grupo de átomos a otro. Durante este proceso, los electrones se transfieren de los átomos donantes a los átomos receptores. La formación de superatomos que pueden suministrar o aceptar múltiples electrones mientras se mantiene la estabilidad estructural es un requisito clavepara crear mejores baterías o semiconductores, dijo Shiv Khanna, Ph.D., Profesor de la Commonwealth y presidente del Departamento de Física de la Facultad de Humanidades y Ciencias. La capacidad de los superatomos para mover cargas de manera efectiva mientras permanecen intactos se atribuye a cómo imitanlas propiedades de múltiples grupos de elementos.
"Hemos ideado un nuevo enfoque en el que uno puede sintetizar tales superatomos basados en metales", dijo Khanna.
en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza la semana pasada, Khanna demostró teóricamente un método para construir superatomas que podría resultar en la creación de materiales energéticos más efectivos. El trabajo fue financiado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.
"Los semiconductores se usan en todas las esferas de la vida", dijo Khanna. "Las superatomías que podrían mejorar sustancialmente la donación de electrones serían un beneficio social significativo".
Actualmente, los átomos alcalinos, que forman la primera columna de la tabla periódica, son óptimos para donar electrones. Estos átomos naturales requieren una cantidad baja de energía para donar un electrón. Sin embargo, donar más de un electrón requiere una cantidad prohibitivamente altade energía.
Khanna y sus colegas Arthur Reber, profesor asociado de física, y Vikas Chauhan, un becario postdoctoral en el Departamento de Física, han creado un proceso mediante el cual los grupos de átomos pueden donar o recibir múltiples electrones utilizando bajos niveles de energía.
"La posibilidad de tener estos bloques de construcción que puedan aceptar múltiples cargos o donar múltiples cargos eventualmente tendría una amplia gama de aplicaciones en electrónica", dijo Khanna.
Si bien estos superatomos ya se han hecho, nunca ha habido una teoría orientadora para hacerlo de manera efectiva. Khanna y sus colegas teorizan que los ligandos orgánicos, moléculas que unen átomos de metal para protegerlos y estabilizarlos, pueden mejorar el intercambio de electronessin comprometer los niveles de energía.
Consideraron esta teoría usando grupos de grupos de aluminio mezclados con boro, carbono, silicio y fósforo, combinados con ligandos orgánicos. Mediante el análisis computacional, demostraron que el grupo usaría incluso menos energía para donar un electrón que el francio, el más fuerte que ocurre naturalmentedonante de electrones alcalinos
"Podríamos usar ligandos para tomar cualquier grupo de átomos y convertirlo en donante o receptor de electrones", dijo Khanna. "Podríamos formar donantes de electrones que sean más fuertes que cualquier elemento encontrado en la tabla periódica".
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Materiales proporcionado por Universidad de la Commonwealth de Virginia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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