Desde pequeños estamos acostumbrados al hecho de que cuando le agregas una manzana a otra, obtienes dos manzanas. Lo mismo ocurre con los lápices, las máquinas de escribir y los globos. Y en física este no es necesariamente el caso. Si acerca dos películas de espesor monoatómico, como el grafeno, lo suficientemente cerca a una pequeña distancia, obtiene un nuevo material.
En este caso, todavía tendremos dos objetos separados, que, en principio, se pueden retirar. La interacción entre ellos se debe a las fuerzas de van der Waals, una interacción electromagnética interatómica relativamente débil. El resultado es un nuevo material (heteroestructura), cuyas propiedades están determinadas no tanto por su composición química como por la disposición de las capas. Una película de dos (o más) capas se puede doblar y torcer, y esto también conduce a un cambio en sus propiedades físicas.
Se han realizado experimentos similares con el grafeno durante muchos años, pero el grafeno en este caso no es muy interesante. En las condiciones a las que estamos acostumbrados, no tiene un hueco prohibido que convierta una sustancia en un semiconductor; se requieren esfuerzos especiales para crearlo. Pero hay otros materiales.
En este caso, investigadores de la Universidad de Sheffield (Reino Unido) utilizaron heteroestructuras de van der Waals hechas de dicalcogenuros de metales de transición. Aquí conviene hacer una pequeña digresión. Los chalcogenes son elementos químicos del grupo 16 de la tabla periódica: una columna que comienza con oxígeno y azufre desde la parte superior y termina con livermorium radiactivo. Hay muchos metales de transición, en la vida cotidiana estamos más familiarizados con el cobre, el molibdeno y el zinc.
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Los investigadores armaron un "sándwich" de capas de disilenuro de molibdeno (MoSe2) y disulfato de tungsteno (WS2). La conductividad del material resultante cambiaba periódicamente de la misma forma que el efecto muaré aparece en dos cortinas de tul dobladas.
Como dijo el profesor Alexander Tartakovsky de la Universidad de Sheffield, los materiales se influyen entre sí y cambian las propiedades de los demás, y deben considerarse como un metamaterial completamente nuevo con propiedades únicas, por lo que uno más uno no da dos. Los científicos también encontraron que el grado de hibridación depende en gran medida de la torsión del "sándwich", durante el cual cambia la distancia entre las redes atómicas de cada capa.
“Descubrimos que la torsión de capas en una heteroestructura crea una nueva periodicidad supraatómica llamada superrejilla muaré”, dice Tartakovsky. Una superrejilla de muaré con un período dependiente de la torsión determina cómo se hibridan las propiedades de dos semiconductores.
El profesor Tartakovsky añadió: “Está surgiendo una imagen más compleja de la interacción de materiales atómicamente delgados en heteroestructuras de van der Waals. Esto es interesante porque permite acceder a una amplia gama de propiedades de los materiales, tales como conductividad variable ajustable por torsión, propiedades ópticas, magnetismo, etc. Esto puede y será utilizado como nuevos grados de libertad en el desarrollo de dispositivos basados en materiales bidimensionales.
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Puedes leer los detalles en un artículo publicado en Nature.
Sergey Sysoev