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(noticias nanowerk) Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han fabricado una serie de nuevos nanotubos de dicalcogenuro de metales de transición (TMD) de pared simple con diferentes composiciones, quiralidades y diámetros utilizando nanotubos de nitruro de boro como plantilla. También descubrieron nanotubos ultrafinos cultivados dentro de la plantilla y adaptaron con éxito composiciones para crear una familia de nuevos nanotubos. La capacidad de sintetizar una variedad de estructuras proporciona información única sobre su mecanismo de crecimiento y nuevas propiedades ópticas.
Las tesis centrales
![Los nanotubos de nitruro de boro pueden promover el crecimiento de nanotubos TMD tanto dentro como fuera del tubo](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63850_1.jpg)
Investigación
El nanotubo de carbono es una maravilla de la nanotecnología. Fabricado al hacer rodar una capa atómicamente delgada de átomos de carbono, tiene una resistencia mecánica y una conductividad eléctrica excepcionales, entre una variedad de otras propiedades optoelectrónicas exóticas, con aplicaciones potenciales en semiconductores más allá de la era del silicio.
Las características clave de los nanotubos de carbono surgen de aspectos sutiles de su estructura. Por ejemplo, los nanotubos, similares a un trozo de papel enrollado en ángulo, a menudo tienen una quiralidad, una «lateralidad» en su estructura que los distingue de su imagen especular. Es por eso que los científicos también están buscando materiales más allá del carbono que puedan permitir una gama más amplia de estructuras.
La atención se centra en los compuestos de dicalcogenuro de metales de transición (TMD), que constan de metales de transición y elementos del grupo 16. No sólo existe toda una familia de TMD, sino que también tienen propiedades que no se encuentran en los nanotubos de carbono, como por ejemplo: B. Superconductividad y propiedades fotovoltaicas, en las que la exposición a la luz produce un voltaje o corriente.
Sin embargo, para aprovechar todo el potencial de los TMD, los científicos deben poder fabricar nanotubos de pared simple en diferentes composiciones, diámetros y quiralidades de una manera que nos permita estudiar sus propiedades individuales. Esto ha demostrado ser un desafío: los nanotubos TMD normalmente se forman en estructuras concéntricas de paredes múltiples, donde cada capa puede tener una quiralidad diferente. Esto dificulta, por ejemplo, determinar qué tipo de quiralidad provoca determinadas propiedades.
![Imágenes de microscopía electrónica de nanoestructuras TMD recientemente realizadas (arriba), distribución de elementos en su sección transversal (centro) y su estructura atómica (abajo)](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63850_2.jpg)
Ahora, un equipo dirigido por el profesor asistente Yusuke Nakanishi de la Universidad Metropolitana de Tokio ha encontrado una manera de hacer precisamente eso. Utilizando nanotubos de nitruro de boro como plantilla, pudieron desarrollar con éxito una serie de nanotubos TMD de pared simple agregando los elementos necesarios mediante la acción del vapor.
La investigación fue publicada en Materiales avanzados (“Diversidad estructural de nanotubos de dicalcogenuro de metales de transición de pared simple cultivados mediante reacción de plantilla”).
En trabajos anteriores, fabricaron nanotubos de sulfuro de molibdeno de pared simple. Al observar más de cerca los nanotubos individuales, ahora han distinguido una gran cantidad de tubos de pared simple con diferentes diámetros y quiralidad. Específicamente, midieron los «ángulos quirales» de los tubos individuales, que, junto con sus diámetros, determinan estructuras quirales únicas. Descubrieron por primera vez que los ángulos quirales de sus nanotubos estaban distribuidos aleatoriamente: esto significa que tienen acceso a toda la gama de ángulos posibles, lo que promete nuevos conocimientos sobre la relación entre la quiralidad y los estados electrónicos, una cuestión clave sin resolver en el campo de la investigación. También se cultivaron tubos ultrafinos de sólo unos pocos nanómetros de diámetro dentro de la plantilla en lugar de fuera, una plataforma única para observar los efectos de la mecánica cuántica.
Al optimizar su receta, el equipo también logró intercambiar tanto el metal como el calcógeno, produciendo nanotubos a partir de aleaciones de seleniuro de molibdeno, seleniuro de tungsteno y sulfuro de molibdeno-tungsteno. Incluso llegaron a fabricar nanotubos con un elemento en el exterior y otro en el interior, nanotubos del tipo “Janus”, llamado así en honor al dios de dos caras de la mitología romana. Las diversas nuevas incorporaciones del equipo a la familia de nanotubos prometen nuevos y audaces avances no sólo en nuestra comprensión de los nanotubos TMD, sino también en cómo surgen propiedades exóticas de sus estructuras.
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