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Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado un método novedoso para producir «nanocrolls» a partir de capas atómicamente delgadas de átomos. Su novedoso método crea un rollo apretado, lo que da como resultado rollos con un diámetro central de cinco nanómetros y una longitud de micrómetros, mediante el uso de capas de dicalcogenuro de metales de transición con una composición diferente en ambos lados. Estos roles ofrecen nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos y catalíticos debido a su nanoestructura controlable.
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La nanotecnología proporciona a los ingenieros nuevas herramientas para manipular la estructura de los materiales a nanoescala para diseñar materiales y dispositivos del futuro.
A la vanguardia de este movimiento se encuentra un grupo dirigido por Yasumitsu Miyata, profesor asociado de la Universidad Metropolitana de Tokio, que está investigando formas de manipular la estructura de los dicalcogenuros de metales de transición (TMDC), una clase de compuestos con una variedad de propiedades fascinantes, entre ellas Superconductividad, flexibilidad, etc. Absorción óptica única.
Su estudio más reciente se centra en el desarrollo de técnicas novedosas para producir nanorollos, que son estructuras hechas de nanohojas plegadas en espirales apretadas. El atractivo de este método de crear estructuras de paredes múltiples es que las orientaciones de las capas individuales coinciden porque cada panel tiene la misma estructura. Sin embargo, existen serios problemas con los dos métodos utilizados actualmente para producir nanorollos.
Por un lado, la eliminación de átomos de azufre de la superficie de la nanocapa provoca distorsiones que hacen que la capa se enrolle, pero también dañan la estructura cristalina de la capa. Alternativamente, el desarrollo de nanorollos prístinos se permite introduciendo un disolvente entre la nanocapa y el sustrato, que libera la capa de la base. Sin embargo, estos diseños de tuberías suelen tener diámetros grandes.
En lugar de utilizar esos métodos, el grupo desarrolló una forma novedosa de enrollar las sábanas. Estas estructuras, que llevan el nombre del antiguo dios de dos caras Jano, se crean tratando una nanocapa de molibdeno-seleniuro de una sola capa con plasma y reemplazando los átomos de selenio de un lado con azufre.
Luego, las hojas se separan cuidadosamente de la base agregando un solvente y comienzan a enrollarse naturalmente en rollos debido a la asimetría entre las superficies.
Estos novedosos nanorollos son mucho más largos que las nanohojas TMDC de pared simple fabricadas anteriormente y miden varios micrómetros de longitud. Además, se descubrió que estaban más enrollados que nunca, lo que coincidía con las predicciones teóricas con un núcleo de sólo cinco nanómetros de diámetro. También se descubrió que los rollos tenían la capacidad de producir hidrógeno y que interactuaban significativamente con la luz polarizada.
Con un control sin precedentes sobre la nanoestructura, la novedosa tecnología del equipo sienta las bases para explorar nuevas aplicaciones de nanorollos TMDC en catálisis y dispositivos fotovoltaicos.
Referencia de la revista:
Kaneda, M., et. Alabama. (2024) Nanorollos de dicalcogenuros de metales de transición monocapa de Janus. ACS Nano. doi:10.1021/acsnano.3c05681
Fuente: https://www.tmu.ac.jp/english/index.html
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