[ad_1]
(noticias nanowerk) Las nanoláminas de telururo de metales de transición se han mostrado enormemente prometedoras para la investigación fundamental y otras aplicaciones en una variedad de campos, pero hasta ahora la producción en masa ha sido imposible, lo que deja al material más como una curiosidad de laboratorio que como una realidad industrial. Pero un equipo de investigadores desarrolló recientemente un novedoso proceso de pelado (utilizando soluciones químicas para pelar capas delgadas de sus compuestos originales, creando capas atómicamente delgadas) que finalmente cumplirá la promesa de la sustancia ultrafina.
Los investigadores describen su proceso de fabricación en un estudio publicado en Naturaleza (“Nanohojas de telururo metálico mediante litiación y exfoliación escalables en estado sólido”).
En el mundo de los materiales ultrafinos o bidimensionales, las nanohojas de telururo de metal de transición (TMT) han atraído considerable atención por parte de químicos y científicos de materiales en los últimos años debido a sus propiedades particularmente inusuales. Estos compuestos están compuestos de telurio y uno de los elementos en el «medio» de la tabla periódica (Grupos 3-12), y exhiben una variedad de estados, desde semimetálicos, semiconductores, aislantes y superconductores, hasta estados aún más exóticos, como así como actividad catalítica magnética y única.
Estas propiedades ofrecen una variedad de aplicaciones potenciales en electrónica, almacenamiento de energía, catálisis y detección. Debido a su alta conductividad y gran superficie, las nanoláminas de TMT en particular se están investigando como nuevos materiales de electrodos en baterías y supercondensadores.
Las nanohojas de TMT también se pueden utilizar como electrocatalizadores para baterías de litio-oxígeno, mejorando su eficiencia y rendimiento. Otras posibles aplicaciones de las nuevas tecnologías incluyen la energía fotovoltaica y termoeléctrica, la producción de hidrógeno y la filtración y separación. Incluso se ha descubierto que exhiben fenómenos cuánticos interesantes, como oscilaciones cuánticas y magnetorresistencia gigante.
«La lista de industrias que lograrían mejoras significativas de eficiencia a través de la producción en masa de nanoláminas de TMT es extremadamente larga», dijo el líder del equipo WU Zhongshuai, químico del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia de Ciencias de China. «Por eso este material 2D es potencialmente tan interesante».
Desafortunadamente, a pesar de varios intentos de exfoliar nanohojas de TMT de alta calidad, mantener una alta cristalinidad y al mismo tiempo lograr nanohojas de gran tamaño y propiedades ultrafinas sigue siendo un gran desafío. Los métodos desarrollados hasta ahora no son escalables debido a los largos tiempos de procesamiento. También suelen requerir productos químicos tóxicos. Por lo tanto, las propiedades de las nanohojas de TMT siguen siendo un fenómeno de laboratorio interesante que no puede dar el salto a la producción en masa y la aplicación industrial.
Finalmente, el equipo resolvió este problema mediante un proceso simplificado de litiación, hidrólisis y, finalmente, exfoliación de nanohojas.
En primer lugar, se produjo una gran cantidad de cristales de telururo metálico mediante transporte químico de vapor, un método comúnmente utilizado en química para transportar compuestos sólidos de un lugar a otro utilizando un gas portador. Cuando se calienta el recipiente de reacción, el medio de transporte se evapora y arrastra consigo el compuesto sólido en forma de vapor. El vapor fluye a través del recipiente de reacción y potencialmente golpea una superficie más fría donde el compuesto puede asentarse y formar cristales. Esto permite el crecimiento controlado de cristales o películas muy finas del compuesto deseado. En este caso, los cristales de telururo preparados se mezclan luego con borohidruro de litio.
En este proceso, se colocan iones de litio entre las capas de cristales de telururo metálico, lo que da como resultado la formación de un compuesto intermedio «litiado». Luego, el intermedio litiado se empapa rápidamente con agua, lo que resulta en una «exfoliación» o desprendimiento de los cristales de telururo metálico litiado en nanocapas en cuestión de segundos. Finalmente, las nanohojas de telururo metálico exfoliadas se recolectan y caracterizan en función de su forma y tamaño para que puedan procesarse en diversas formas, como películas, tintas y compuestos, según la aplicación deseada.
Todo el proceso sólo lleva diez minutos para la litiación y segundos para la hidrólisis. El proceso es capaz de producir nanohojas de TMT de alta calidad de diferentes espesores deseados con rendimientos muy altos.
Al probar las nanohojas, los investigadores descubrieron que su almacenamiento de carga, su capacidad de alta velocidad y su estabilidad las hacían prometedoras para aplicaciones en baterías de litio y microsupercondensadores. Creen que su método está esencialmente listo para la comercialización.
En estudios futuros, los investigadores quieren caracterizar las propiedades y el comportamiento de sus nanohojas y refinar y optimizar aún más las etapas de litiación y exfoliación.
[ad_2]