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Un equipo de investigadores dirigido por Seung-Cheol Lee, director del Centro de Ciencia y Tecnología de Indo-Corea (IKST) en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), desarrolló un mecanismo para predecir la distribución de moléculas en una superficie de muestra de MXene. Explotación de sus propiedades magnetorresistivas.
MXene es un nanomaterial bidimensional con capas alternas de metal y carbono que tiene alta conductividad eléctrica y puede combinarse con varios compuestos metálicos, lo que lo convierte en un material que puede usarse en diversas industrias como semiconductores, dispositivos electrónicos y sensores. Fue desarrollado en 2011.
Para el uso exitoso de MXene, es necesario comprender el tipo y la cantidad de moléculas cubiertas en la superficie. Si las moléculas que recubren la superficie son de flúor, la conductividad eléctrica y la eficacia de protección contra las ondas electromagnéticas disminuyen.
Sin embargo, debido a que sólo tiene un espesor de 1 nm (nanómetro, una milmillonésima parte de un metro), incluso un microscopio electrónico de alto rendimiento requiere varios días para examinar las moléculas en la superficie, por lo que la producción en masa no ha sido posible hasta ahora.
El nuevo enfoque del equipo permite a los investigadores determinar la distribución molecular de MXene con una medición simple, lo que permite el control de calidad en el proceso de fabricación, lo que debería allanar el camino para la producción en masa.
Partiendo del supuesto de que la conductividad eléctrica o las propiedades magnéticas varían según las moléculas adheridas a la superficie, el equipo de investigación desarrolló una herramienta bidimensional para predecir las propiedades de los materiales.
Como resultado, los científicos calcularon las capacidades de transporte magnético de MXene. Pudieron analizar el tipo y la cantidad de moléculas adsorbidas en su superficie a presión atmosférica y temperatura ambiente sin utilizar instrumentos adicionales.
Se esperaba que el factor de dispersión Hall que afecta al transporte magnético cambiara significativamente dependiendo del tipo de moléculas de la superficie al sondear la superficie del MXene con la herramienta de predicción de propiedades incorporada.
El factor de dispersión Hall es una constante física que define las propiedades de transporte de carga de los materiales semiconductores, y el equipo descubrió que incluso al fabricar el mismo MXene, el factor de dispersión Hall tenía un valor de 2,49, siendo el flúor el valor más alto, el oxígeno con un valor de 0,5 e hidróxido con valor de 1, lo que permite analizar la distribución de las moléculas.
Dependiendo del valor 1, el coeficiente de dispersión Hall tiene diferentes aplicaciones. Si el valor es menor que uno, se puede utilizar en transistores de alta potencia, generadores de alta frecuencia, sensores y fotodetectores de alta eficiencia; si es más grande que uno, se puede utilizar en materiales termoeléctricos y sensores magnéticos.
Dado que el Maxin tiene un tamaño de sólo unos pocos nanómetros, el tamaño del dispositivo adecuado y la cantidad de energía necesaria se pueden reducir drásticamente.
A diferencia de estudios anteriores que se centraron en la producción y las propiedades del MXene puro, este estudio es importante porque proporciona un nuevo método para el análisis molecular de superficies para clasificar fácilmente el MXene producido. Al combinar este resultado con estudios experimentales, anticipamos que podemos controlar el proceso de producción de MXene, que se utilizará para producir MXene en masa con una calidad constante.
Seung-Cheol Lee, Director, Centro de Ciencia y Tecnología de Indo-Corea, Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea
El IKST se fundó en 2010 y realiza investigaciones en las áreas de filosofía de la ciencia computacional, código fuente y software. En particular, el código fuente es un lenguaje de programación que ejecuta algoritmos que pueden modelarse y simularse. Se considera una investigación original en informática y el centro colabora con universidades e institutos de investigación indios como IIT Bombay para generar código fuente.
El estudio, realizado como un proyecto importante de KIST (2Z06950) y financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC (Ministro Lee Jong-ho), fue seleccionado como Artículo Destacado del Año (Colección de Artículos Populares 2023). Nanoescalauna revista internacional en el campo de las nanociencias (IF:6.7, JCR Top 16.7%), publicada el 28 de junioTh2023.
Referencia de la revista:
Koshi, NA, et al. (2023) ¿Pueden las propiedades del magnetotransporte proporcionar información sobre los grupos funcionales de los MXenes semiconductores? Nanoescala. doi:10.1039/D2NR06409J
Fuente: https://www.nst.re.kr/eng/index.do
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