Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid han logrado aislar un material bidimensional derivado del antimonio con propiedades que superan algunos de los problemas del grafeno. Su estabilidad en condiciones ambiente e incluso sumergido en agua lo convierte en un atractivo candidato para aplicaciones electrónicas.
Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC) y el Instituto IMDEA Nanociencia han conseguido aislar por primera vez un material bidimensional denominado antimoneno, un nuevo alótropo o estructura molecular del antimonio formado por una lámina de un átomo de espesor.
El trabajo, publicado en Advanced Materials, demuestra la estabilidad del antimoneno no solo en condiciones ambiente, sino incluso sumergido en agua.
“Numerosos cálculos teóricos previos, así como los nuevos realizados en nuestro trabajo en los que se simulan condiciones atmosféricas, predicen la existencia de un gap electrónico que indicaría que este nuevo material sería adecuado para aplicaciones electrónicas”, afirma Pablo Ares, investigador de la UAM y primer firmante del trabajo.
“Estos resultados abren la puerta a un nuevo campo de estudio en antimoneno, probablemente uno de los miembros más atractivos de la comunidad de materiales bidimensionales”, añade el investigador.
Hasta la fecha, solo se habían aislado de forma micromecánica dos variedades bidimensionales formadas por un solo elemento: el grafeno y el fosforeno.
Materiales bidimensionales y gap electrónico
El extraordinario éxito del grafeno y sus numerosas aplicaciones potenciales han originado la aparición de una nueva familia de materiales bidimensionales. Sin embargo, a pesar de sus muchas virtudes, el grafeno también tiene algunos inconvenientes.
Uno de ellos es que no tiene gap electrónico, característico de los semiconductores, lo que limita su uso en algunas aplicaciones. Otro material que está generando muchas expectativas en su forma bidimensional es el fósforo negro, una variedad laminar del fósforo, ya que presenta un valor de gap adecuado para dichas aplicaciones. Sin embargo, el fósforo negro manifiesta una gran reactividad en condiciones ambientales.
“Las láminas de este material son higroscópicas, es decir, tienden a absorber agua de la humedad del aire. El contacto con el agua absorbida degrada el fósforo negro, cambiando sus propiedades tanto morfológicas como eléctricas en periodos de tan sólo unas pocas horas”, explica Ares.
El antimonio, elemento que se encuentra situado por debajo del fósforo en el mismo grupo del sistema periódico, presenta un tono brillante gris plateado y una estructura laminar con similitudes a la del fósforo negro, pero no resulta ser higroscópico en su forma más habitual. Estudios teóricos apuntan a que el antimoneno posee una estructura electrónica con un gap que también es parecido al del fósforo negro, adecuado para aplicaciones optoelectrónicas.
Como han demostrado los investigadores de la UAM, se pueden aislar láminas de antimonio de unos pocos átomos de espesor, llegando incluso hasta láminas de una sola capa atómica que son estables en condiciones ambiente. Este es solo el comienzo. Todavía queda mucho trabajo para que este material pueda aparecer en futuros dispositivos electrónicos.
Referencia bibliográfica:
Pablo Ares, Fernando Aguilar-Galindo, David Rodríguez-San-Miguel, Diego A. Aldave, Sergio Díaz-Tendero, Manuel Alcamí, Fernando Martín, Julio Gómez-Herrero and Félix Zamora. Mechanical Isolation of Highly Stable Antimonene under Ambient Conditions. Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.201602128.
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