stringtranslate.com

Materiales monocapa

En ciencia de materiales , el término materiales monocapa o materiales 2D se refiere a sólidos cristalinos que constan de una sola capa de átomos. Estos materiales son prometedores para algunas aplicaciones, pero siguen siendo el foco de la investigación. Los materiales de una sola capa derivados de elementos individuales generalmente llevan el sufijo -eno en sus nombres, por ejemplo, el grafeno . Los materiales de una sola capa que son compuestos de dos o más elementos tienen sufijos -ano o -ido. Los materiales 2D generalmente se pueden clasificar como alótropos 2D de varios elementos o como compuestos (que constan de dos o más elementos unidos covalentemente ).

Se predice que existen cientos de materiales estables de una sola capa. [1] [2] La estructura atómica y las propiedades básicas calculadas de estos y muchos otros materiales monocapa potencialmente sintetizables se pueden encontrar en bases de datos computacionales. [3] Los materiales 2D se pueden producir utilizando principalmente dos enfoques: exfoliación de arriba hacia abajo y síntesis de abajo hacia arriba. Los métodos de exfoliación incluyen exfoliación por sonicación, mecánica, hidrotermal, electroquímica, asistida por láser y asistida por microondas. [4]

Materiales de un solo elemento

C: grafeno y grafeno

Grafeno
El grafeno es una red en forma de panal de átomos de carbono a escala atómica .

El grafeno es un alótropo cristalino del carbono en forma de una lámina casi transparente (a la luz visible) de un átomo de espesor. Es cientos de veces más resistente que la mayoría de los aceros en peso. [5] Tiene la conductividad térmica y eléctrica más alta conocida, mostrando densidades de corriente 1.000.000 de veces mayor que la del cobre . [6] Se produjo por primera vez en 2004. [7]

Andre Geim y Konstantin Novoselov ganaron el Premio Nobel de Física de 2010 "por experimentos innovadores relacionados con el material bidimensional grafeno". Primero lo produjeron levantando escamas de grafeno a partir de grafito a granel con cinta adhesiva y luego transfiriéndolas a una oblea de silicio. [8]

grafino

El grafeno es otro alótropo de carbono bidimensional cuya estructura es similar a la del grafeno. Puede verse como una red de anillos de benceno conectados por enlaces de acetileno . Dependiendo del contenido de los grupos acetileno, el grafeno puede considerarse una hibridación mixta , sp n , donde 1 < n < 2, [9] [10] en comparación con el grafeno (sp 2 puro ) y el diamante (sp 3 puro ).

Los cálculos del primer principio utilizando curvas de dispersión de fonones y temperatura finita ab-initio , simulaciones de dinámica molecular de mecánica cuántica mostraron que el grafino y sus análogos de nitruro de boro eran estables. [11]

La existencia de grafino se conjeturaba antes de 1960. [12] En 2010, se sintetizó grafodiino (grafino con grupos diacetileno ) sobre sustratos de cobre. [13] En 2022, un equipo afirmó haber utilizado con éxito la metátesis de alquinos para sintetizar grafino, aunque esta afirmación está en disputa. [14] [15] Posteriormente, durante 2022, la síntesis de γ-grafía multicapa se realizó con éxito mediante la polimerización de 1,3,5-tribromo-2,4,6-trietinilbenceno en condiciones de acoplamiento de Sonogashira . [16] [17] Recientemente, se ha afirmado que es un competidor del grafeno debido al potencial de los conos de Dirac dependientes de la dirección . [18] [19]

B: borofeno

A B
36el grupo podría verse como el borofeno más pequeño; vista frontal y lateral

El borofeno es una monocapa atómica cristalina de boro y también se conoce como lámina de boro . Predicho por primera vez por la teoría a mediados de la década de 1990 en un estado independiente, [20] y luego demostrado como capas monoatómicas distintas sobre sustratos por Zhang et al., [21] se confirmaron experimentalmente diferentes estructuras de borofeno en 2015. [22] [23]

Ge: germaneno

El germaneno es un alótropo bidimensional del germanio con una estructura de panal abombada. [24] El germaneno sintetizado experimentalmente exhibe una estructura de panal. [25] [26] Esta estructura de panal consta de dos subredes hexagonales que están desplazadas verticalmente 0,2 A entre sí. [27]

Si: siliceno

Imagen STM de la primera ( 4 × 4 ) y segunda capa ( √ 3 × √ 3 - β ) de siliceno cultivada sobre una fina película de plata. Tamaño de imagen 16×16 nm.

El siliceno es un alótropo bidimensional del silicio , con una estructura de panal hexagonal similar a la del grafeno. [28] [29] [30] Su crecimiento está respaldado por una aleación superficial omnipresente de Si/Ag(111) debajo de la capa bidimensional. [31]

Sn: estaneno

Imagen reticular de escamas de estaneno, con el recuadro central mostrando una micrografía electrónica de área grande de la muestra. El recuadro de la derecha es un patrón de difracción de electrones que confirma la estructura hexagonal.

Stanene es un aislante topológico previsto que puede mostrar corrientes sin disipación en sus bordes cerca de la temperatura ambiente . Está compuesto por átomos de estaño dispuestos en una sola capa, de forma similar al grafeno. [32] Su estructura combada conduce a una alta reactividad contra contaminantes comunes del aire como NO x y CO x y es capaz de atraparlos y disociarlos a baja temperatura. [33] Una determinación de la estructura del estaneno mediante difracción de electrones de baja energía ha mostrado un estaneno ultraplano sobre una superficie de Cu(111). [34]

Pb: plumbeno

Plumbene es un alótropo bidimensional del plomo , con una estructura de panal hexagonal similar a la del grafeno. [35]

P: fosforeno

Estructura de fosforeno: (a) vista inclinada, (b) vista lateral, (c) vista superior. Las bolas rojas (azules) representan átomos de fósforo en la capa inferior (superior).

El fosforeno es un alótropo cristalino bidimensional del fósforo . Su estructura hexagonal monoatómica lo hace conceptualmente similar al grafeno. Sin embargo, el fosforeno tiene propiedades electrónicas sustancialmente diferentes; en particular, posee una banda prohibida distinta de cero y al mismo tiempo muestra una alta movilidad de electrones. [36] Esta propiedad lo convierte potencialmente en un mejor semiconductor que el grafeno. [37] La ​​síntesis de fosforeno consiste principalmente en métodos de escisión micromecánica o exfoliación en fase líquida. El primero tiene un bajo rendimiento, mientras que el segundo produce nanohojas independientes en solvente y no en el soporte sólido. Los enfoques ascendentes, como la deposición química de vapor (CVD), todavía están en blanco debido a su alta reactividad. Por lo tanto, en el escenario actual, el método más eficaz para la fabricación de películas delgadas de fosforeno en áreas grandes consiste en técnicas de ensamblaje húmedo como Langmuir-Blodgett que implican el ensamblaje seguido de la deposición de nanohojas sobre soportes sólidos. [38]

Sb: antimoneno

El antimoneno es un alótropo bidimensional del antimonio , con sus átomos dispuestos en una red alveolar abombada. Los cálculos teóricos [39] predijeron que el antimoneno sería un semiconductor estable en condiciones ambientales con un rendimiento adecuado para la (opto)electrónica. El antimoneno se aisló por primera vez en 2016 mediante exfoliación micromecánica [40] y se descubrió que era muy estable en condiciones ambientales. Sus propiedades lo convierten también en un buen candidato para aplicaciones biomédicas y energéticas. [41]

En un estudio realizado en 2018, [42] electrodos serigrafiados (SPE) modificados con antimoneno se sometieron a una prueba de carga/descarga galvanostática utilizando un enfoque de dos electrodos para caracterizar sus propiedades supercapacitivas. La mejor configuración observada, que contenía 36 nanogramos de antimoneno en el SPE, mostró una capacitancia específica de 1578 F g −1 a una corriente de 14 Ag −1 . En 10.000 de estos ciclos galvanostáticos, los valores de retención de capacitancia caen al 65% inicialmente después de los primeros 800 ciclos, pero luego permanecen entre el 65% y el 63% durante los 9.200 ciclos restantes. El sistema de 36 ng de antimoneno/SPE también mostró una densidad de energía de 20 mW h kg -1 y una densidad de potencia de 4,8 kW kg -1 . Estas propiedades supercapacitivas indican que el antimoneno es un material de electrodo prometedor para sistemas de supercondensadores. Un estudio más reciente [43] sobre SPE modificados con antimoneno muestra la capacidad inherente de las capas de antimoneno para formar capas pasivadas electroquímicamente para facilitar las mediciones electroanalíticas en ambientes oxigenados, en los que la presencia de oxígenos disueltos normalmente dificulta el procedimiento analítico. El mismo estudio también describe la producción in situ de nanocompuestos de óxido de antimoneno/PEDOT:PSS como plataformas electrocatalíticas para la determinación de compuestos nitroaromáticos.

Bi: bismuteno

Se predijo que el bismuto, el alótropo bidimensional (2D) del bismuto , sería un aislante topológico. Se predijo que el bismuteno conserva su fase topológica cuando se cultiva en carburo de silicio en 2015. [44] La predicción se realizó y sintetizó con éxito en 2016. [45] A primera vista, el sistema es similar al grafeno, ya que los átomos de Bi se organizan en una celosía de panal. Sin embargo, la banda prohibida es tan grande como 800 mV debido a la gran interacción (acoplamiento) espín-órbita de los átomos de Bi y su interacción con el sustrato. Por lo tanto, las aplicaciones a temperatura ambiente del efecto Hall del espín cuántico están al alcance de la mano. Se ha informado que es el aislante topológico 2D de banda prohibida no trivial más grande en su estado natural. [46] [47] La ​​exfoliación de arriba hacia abajo del bismuteno se ha informado en varios casos [48] [49] y trabajos recientes promueven la implementación del bismuteno en el campo de la detección electroquímica. [50] [51] Emdadul et al. [52] predijeron la resistencia mecánica y la conductividad térmica del fonón de la monocapa de β-bismuteno mediante análisis a escala atómica. La resistencia a la fractura a temperatura ambiente (300 K) obtenida es ~4,21 N/m a lo largo de la dirección del sillón y ~4,22 N/m a lo largo de la dirección en zigzag. A 300 K, se informa que sus módulos de Young son ~26,1 N/m y ~25,5 N/m, respectivamente, a lo largo de las direcciones sillón y zigzag. Además, su conductividad térmica de fonones prevista de ~1,3 W/m∙K a 300 K es considerablemente menor que la de otros panales 2D análogos, lo que lo convierte en un material prometedor para operaciones termoeléctricas.

Au: dorado

El 16 de abril de 2024, científicos de la Universidad de Linköping en Suecia informaron que habían producido goldene , una sola capa de átomos de oro de 100 nm de ancho. Lars Hultman , científico de materiales del equipo detrás de la nueva investigación, es citado diciendo: "Afirmamos que Goldene es el primer metal 2D independiente, hasta donde sabemos", lo que significa que no está pegado a ningún otro material. , a diferencia del plumbeno y el estaneno . Investigadores de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi (NYUAD) informaron anteriormente que habían sintetizado Goldene en 2022, sin embargo, varios otros científicos han sostenido que el equipo de NYUAD no pudo demostrar que fabricaron una lámina de oro de una sola capa, a diferencia de una lámina de varias capas. . Se espera que Goldene se utilice principalmente por sus propiedades ópticas, con aplicaciones como detección o como catalizador . [53]

Rieles

Imagen de topografía AFM 3D de nanohojas de paladio multicapa. [54]

Se han demostrado capas de platino de uno y dos átomos en una geometría de película bidimensional. [55] [56] Estas películas de platino atómicamente delgadas se cultivan epitaxialmente sobre grafeno, [55] lo que impone una tensión de compresión que modifica la química de la superficie del platino, al tiempo que permite la transferencia de carga a través del grafeno. [56] Se han sintetizado y caracterizado capas de un solo átomo de paladio con un espesor de hasta 2,6 Å, [54] y rodio con un espesor de menos de 4 Å [57] con microscopía de fuerza atómica y microscopía electrónica de transmisión.

Un titanio 2D formado mediante fabricación aditiva ( fusión de lecho de polvo por láser ) consiguió una resistencia mayor que cualquier material conocido (un 50% mayor que la aleación de magnesio WE54). El material estaba dispuesto en una red tubular con una banda delgada que corría hacia el interior, fusionando dos estructuras de red complementarias. Esto redujo a la mitad la tensión en los puntos más débiles de la estructura. [58]

aleaciones 2D

Las aleaciones bidimensionales (o aleaciones de superficie) son una única capa atómica de aleación que es inconmensurable con el sustrato subyacente. Un ejemplo son las aleaciones ordenadas 2D de Pb con Sn y Bi. [59] [60] Se ha descubierto que las aleaciones superficiales forman capas bidimensionales, como en el caso del siliceno . [31]

supracristales 2D

Se han propuesto y simulado teóricamente los supracristales de materiales 2D. [61] [62] Estos cristales monocapa están formados por estructuras periódicas supraatómicas donde los átomos en los nodos de la red son reemplazados por complejos simétricos. Por ejemplo, en la estructura hexagonal del grafeno, los patrones de 4 o 6 átomos de carbono se organizarían hexagonalmente en lugar de átomos individuales, como el nodo repetido en la celda unitaria .

Compuestos

Dos capas apiladas alternativamente de nitruro de boro hexagonal

Monocapas de dicalcogenuro de metales de transición

El dicalcogenuro de metal de transición bidimensional (TMD) bidimensional más comúnmente estudiado es el disulfuro de molibdeno monocapa (MoS 2 ). Se conocen varias fases, en particular las fases 1T y 2H. La convención de nomenclatura refleja la estructura: la fase 1T tiene una "hoja" (que consiste en una capa de S-Mo-S; ver figura) por celda unitaria en un sistema cristalino trigonal, mientras que la fase 2H tiene dos hojas por celda unitaria en un sistema cristalino hexagonal. La fase 2H es más común, ya que la fase 1T es metaestable y revierte espontáneamente a 2H sin estabilización mediante donantes de electrones adicionales (normalmente vacantes de superficie S). [66]

Estructuras de las fases 1T y 2H del disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), vistas en el eje b. Se muestran dos capas para cada fase para ilustrar el enlace covalente, que sólo está presente dentro de las hojas.

La fase 2H de MoS 2 ( símbolo de Pearson hP6; designación de Strukturbericht C7) tiene el grupo espacial P6 3 /mmc. Cada capa contiene Mo rodeado por S en coordinación prismática trigonal. [67] Por el contrario, la fase 1T (símbolo de Pearson hP3) tiene un grupo espacial P-3m1 y Mo coordinado octaédricamente; Dado que la celda unitaria 1T contiene solo una capa, la celda unitaria tiene un parámetro c ligeramente menor que la mitad de la longitud del de la celda unitaria 2H (5,95 Å y 12,30 Å, respectivamente). [68] Las diferentes estructuras cristalinas de las dos fases también dan como resultado diferencias en su estructura de bandas electrónicas . Los orbitales d del 2H-MoS 2 se dividen en tres bandas: d z 2 , d x 2 -y 2 ,xy y d xz,yz . De estos, sólo el d z 2 está lleno; esto, combinado con la división, da como resultado un material semiconductor con una banda prohibida de 1,9 eV. [69] 1T-MoS 2 , por otro lado, tiene orbitales d parcialmente llenos que le dan un carácter metálico .

Debido a que la estructura consta de enlaces covalentes en el plano e interacciones de van der Waals entre capas , las propiedades electrónicas de los TMD monocapa son altamente anisotrópicas. Por ejemplo, la conductividad del MoS 2 en la dirección paralela a la capa plana (0,1–1 ohm −1 cm −1 ) es ~2200 veces mayor que la conductividad perpendicular a las capas. [70] También existen diferencias entre las propiedades de una monocapa en comparación con el material a granel: la movilidad Hall a temperatura ambiente es drásticamente menor para la monocapa 2H MoS 2 (0,1–10 cm 2 V −1 s −1 ) que para el MoS a granel. 2 (100–500 cm 2 V −1 s −1 ). Esta diferencia surge principalmente debido a trampas de carga entre la monocapa y el sustrato sobre el que se deposita. [71]

MoS 2 tiene importantes aplicaciones en (electro)catálisis. Como ocurre con otros materiales bidimensionales, las propiedades pueden depender en gran medida de la geometría; la superficie del MoS 2 es catalíticamente inactiva, pero los bordes pueden actuar como sitios activos para catalizar reacciones. [72] Por esta razón, la ingeniería y fabricación de dispositivos pueden implicar consideraciones para maximizar el área de superficie catalítica, por ejemplo, mediante el uso de nanopartículas pequeñas en lugar de láminas grandes [72] o depositando las láminas verticalmente en lugar de horizontalmente. [73] La eficiencia catalítica también depende en gran medida de la fase: las propiedades electrónicas antes mencionadas del 2H MoS 2 lo convierten en un mal candidato para aplicaciones de catálisis, pero estos problemas pueden evitarse mediante una transición a la fase metálica (1T). La fase 1T tiene propiedades más adecuadas, con una densidad de corriente de 10 mA/cm 2 , un sobrepotencial de −187 mV en relación con RHE y una pendiente de Tafel de 43 mV/década (en comparación con 94 mV/década para la fase 2H). . [74] [75]

grafeno

grafeno

Mientras que el grafeno tiene una estructura reticular hexagonal en forma de panal con dobles enlaces alternos que emergen de sus carbonos con enlaces sp 2 , el grafeno, que aún mantiene la estructura hexagonal, es la versión completamente hidrogenada del grafeno con cada carbono hibrizado sp 3 unido a un hidrógeno (químico). fórmula de (CH) n ). Además, mientras que el grafeno es plano debido a su naturaleza de doble enlace, el grafeno es resistente, y los hexágonos adoptan diferentes conformadores estructurales fuera del plano, como la silla o el barco, para permitir ángulos ideales de 109,5° que reducen la tensión del anillo, en una analogía directa con los conformadores del ciclohexano. [76] El grafeno se teorizó por primera vez en 2003, [77] se demostró que era estable utilizando cálculos de energía de primeros principios en 2007, [78] y se sintetizó experimentalmente por primera vez en 2009. [79] Hay varias rutas experimentales disponibles para producir grafeno, incluyendo los enfoques de arriba hacia abajo de reducción de grafito en solución o hidrogenación de grafito usando plasma/gas hidrógeno, así como el enfoque de abajo hacia arriba de deposición química de vapor. [76] El grafeno es un aislante, con una banda prohibida prevista de 3,5 eV; [80] sin embargo, el grafeno parcialmente hidrogenado es un semiconductor, y la banda prohibida está controlada por el grado de hidrogenación. [76]

germanano

El germanano es un cristal de una sola capa compuesto de germanio con un enlace de hidrógeno en la dirección z para cada átomo. [81] [82] La estructura del germanano es similar a la del grafeno . El germanio a granel no adopta esta estructura. El germanano se produce mediante una ruta de dos pasos comenzando con germanuro de calcio. De este material, el calcio (Ca) se elimina mediante desintercalación con HCl para dar un sólido en capas con la fórmula empírica GeH. [83] Los sitios de Ca en CaGe 2 en fase Zintl se intercambian con los átomos de hidrógeno en la solución de HCl, produciendo GeH y CaCl 2 .

SLSiN

SLSiN (acrónimo de nitruro de silicio de una sola capa ) , un novedoso material 2D introducido como el primer miembro post-grafeno de Si 3 N 4 , se descubrió computacionalmente por primera vez en 2020 mediante simulaciones basadas en la teoría de la densidad funcional. [84] Este nuevo material es inherentemente 2D, aislante con una banda prohibida de aproximadamente 4 eV y estable tanto termodinámicamente como en términos de dinámica reticular.

Aleación de superficie combinada

A menudo, los materiales de una sola capa, específicamente los alótropos elementales, están conectados al sustrato de soporte mediante aleaciones superficiales. [31] [32] Hasta ahora, este fenómeno se ha demostrado mediante una combinación de diferentes técnicas de medición del siliceno, [31] para las cuales la aleación es difícil de probar mediante una sola técnica y, por lo tanto, no se esperaba desde hace mucho tiempo. . Por lo tanto, estas aleaciones de la superficie de andamiaje debajo de materiales bidimensionales también se pueden esperar debajo de otros materiales bidimensionales, lo que influye significativamente en las propiedades de la capa bidimensional. Durante el crecimiento, la aleación actúa como base y andamio para la capa bidimensional, para la cual allana el camino. [31]

Orgánico

Ni 3 (HITP) 2 es un conductor eléctrico orgánico, cristalino, estructuralmente sintonizable con una gran superficie. HITP es una sustancia química orgánica (2,3,6,7,10,11-hexaamino trifenileno ). Comparte la estructura de panal hexagonal del grafeno . Naturalmente, varias capas forman pilas perfectamente alineadas, con aberturas idénticas de 2 nm en los centros de los hexágonos. La conductividad eléctrica a temperatura ambiente es de ~40  S  cm −1 , comparable a la del grafito a granel y una de las más altas para cualquier estructura metal-orgánica (MOF) conductora. La dependencia de la temperatura de su conductividad es lineal a temperaturas entre 100 K y 500 K, lo que sugiere un mecanismo de transporte de carga inusual que no se ha observado previamente en semiconductores orgánicos . [85]

Se afirmó que el material era el primero de un grupo formado cambiando metales y/o compuestos orgánicos. El material se puede aislar en forma de polvo o película con valores de conductividad de 2 y 40 S cm −1 , respectivamente. [86]

Polímero

Utilizando melamina (estructura de anillo de carbono y nitrógeno) como monómero , los investigadores crearon 2DPA-1, una lámina de polímero bidimensional unida por enlaces de hidrógeno . La lámina se forma espontáneamente en solución, lo que permite recubrir por rotación películas delgadas. El polímero tiene un límite elástico dos veces mayor que el del acero y resiste seis veces más fuerza de deformación que el vidrio a prueba de balas . Es impermeable a gases y líquidos. [87] [88]

Combinaciones

Las capas individuales de materiales 2D se pueden combinar en conjuntos de capas. Por ejemplo, el grafeno bicapa es un material formado por dos capas de grafeno . Uno de los primeros informes sobre el grafeno bicapa fue en el artículo fundamental de Science de 2004 de Geim y sus colegas, en el que describían dispositivos "que contenían sólo una, dos o tres capas atómicas". Las combinaciones en capas de diferentes materiales 2D generalmente se denominan heteroestructuras de van der Waals . Twistronics es el estudio de cómo el ángulo (la torsión) entre capas de materiales bidimensionales puede cambiar sus propiedades eléctricas.

Caracterización

Técnicas de microscopía como microscopía electrónica de transmisión , [89] [90] [91] difracción de electrones 3D , [92] microscopía de sonda de barrido , [93] microscopio de efecto túnel , [89] y microscopía de fuerza atómica [89] [91] [ 93] se utilizan para caracterizar el espesor y el tamaño de los materiales 2D. Las propiedades eléctricas y las propiedades estructurales, como la composición y los defectos, se caracterizan mediante espectroscopia Raman , [89] [91] [93] difracción de rayos X , [89] [91] y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. [94]

Caracterización mecánica

La caracterización mecánica de materiales 2D es difícil debido a la reactividad ambiental y las limitaciones del sustrato presentes en muchos materiales 2D. Para ello, muchas propiedades mecánicas se calculan mediante simulaciones de dinámica molecular o simulaciones de mecánica molecular . La caracterización mecánica experimental es posible en materiales 2D que pueden sobrevivir a las condiciones de la configuración experimental y también pueden depositarse sobre sustratos adecuados o existir de forma independiente. Muchos materiales 2D también poseen deformaciones fuera del plano que complican aún más las mediciones. [95]

Las pruebas de nanoindentación se utilizan comúnmente para medir experimentalmente el módulo elástico , la dureza y la resistencia a la fractura de materiales 2D. A partir de estos valores medidos directamente, existen modelos que permiten estimar la tenacidad a la fractura , el exponente de endurecimiento por trabajo , la tensión residual y el límite elástico . Estos experimentos se realizan utilizando equipos de nanoindentación dedicados o un microscopio de fuerza atómica (AFM). Los experimentos de nanoindentación generalmente se realizan con el material 2D como una tira lineal sujeta en ambos extremos que experimenta una indentación mediante una cuña, o con el material 2D como una membrana circular sujeta alrededor de la circunferencia que experimenta una indentación mediante una punta curva en el centro. La geometría de la tira es difícil de preparar pero permite un análisis más fácil debido a los campos de tensión lineales resultantes. La geometría circular en forma de tambor se usa más comúnmente y se puede preparar fácilmente exfoliando muestras sobre un sustrato estampado. La tensión aplicada a la película durante el proceso de sujeción puede denominarse tensión residual. En el caso de capas muy delgadas de materiales 2D, la tensión de flexión generalmente se ignora en las mediciones de indentación, y la tensión de flexión se vuelve relevante en muestras multicapa. Los valores del módulo elástico y de la tensión residual se pueden extraer determinando las porciones lineales y cúbicas de la curva experimental de fuerza-desplazamiento. La tensión de fractura de la lámina 2D se extrae de la tensión aplicada en el momento de falla de la muestra. Se encontró que el tamaño de la punta del AFM tenía poco efecto en la medición de la propiedad elástica, pero se encontró que la fuerza de rotura tenía una fuerte dependencia del tamaño de la punta debido a la concentración de tensión en el vértice de la punta. [96] Utilizando estas técnicas, se encontró que el módulo elástico y el límite elástico del grafeno eran 342 N/m y 55 N/m respectivamente. [96]

Las mediciones de la relación de Poisson en materiales 2D son generalmente sencillas. Para obtener un valor, se coloca una hoja 2D bajo tensión y se miden las respuestas de desplazamiento, o se ejecuta un cálculo MD. Se ha descubierto que las estructuras únicas encontradas en materiales 2D dan como resultado un comportamiento auxético en fosforeno [97] y grafeno [98] y una relación de Poisson de cero en borofeno de red triangular. [99]  

Las mediciones del módulo de corte del grafeno se han extraído midiendo un cambio de frecuencia de resonancia en un experimento con oscilador de paleta doble, así como con simulaciones MD. [100] [101]

La tenacidad a la fractura de materiales 2D en Modo I (K IC ) se midió directamente estirando capas prefisuradas y monitoreando la propagación de grietas en tiempo real. [102] También se han utilizado simulaciones MD y simulaciones de mecánica molecular para calcular la tenacidad a la fractura en el Modo I. En materiales anisotrópicos, como el fosforeno, se descubrió que la propagación de grietas se produce preferentemente en ciertas direcciones. [103] Se descubrió que la mayoría de los materiales 2D sufren fracturas frágiles.

Aplicaciones

La principal expectativa entre los investigadores es que, dadas sus propiedades excepcionales, los materiales 2D sustituirán a los semiconductores convencionales para ofrecer una nueva generación de electrónica.

Aplicaciones biológicas

La investigación sobre nanomateriales 2D aún está en sus inicios; la mayoría de las investigaciones se centran en dilucidar las características únicas del material y pocos informes se centran en las aplicaciones biomédicas de los nanomateriales 2D . [104] Sin embargo, los rápidos avances recientes en nanomateriales 2D han planteado preguntas importantes pero interesantes sobre sus interacciones con restos biológicos . Las nanopartículas 2D, como los materiales 2D a base de carbono, las arcillas de silicato, los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) y los óxidos de metales de transición (TMO), proporcionan una funcionalidad física, química y biológica mejorada debido a sus formas uniformes, altas relaciones superficie-volumen, y carga superficial.

Los nanomateriales bidimensionales (2D) son nanomateriales ultrafinos con un alto grado de anisotropía y funcionalidad química . [105] Los nanomateriales 2D son muy diversos en términos de sus propiedades mecánicas , químicas y ópticas , así como en tamaño, forma, biocompatibilidad y degradabilidad. [106] [107] Estas diversas propiedades hacen que los nanomateriales 2D sean adecuados para una amplia gama de aplicaciones, incluida la administración de fármacos , la obtención de imágenes , la ingeniería de tejidos , los biosensores y los sensores de gas, entre otros. [108] [109] Sin embargo, su nanoestructura de baja dimensión les da algunas características comunes. Por ejemplo, los nanomateriales 2D son los materiales más finos que se conocen, lo que significa que también poseen las superficies específicas más altas de todos los materiales conocidos. Esta característica hace que estos materiales sean invaluables para aplicaciones que requieren altos niveles de interacciones superficiales a pequeña escala. Como resultado, se están explorando los nanomateriales 2D para su uso en sistemas de administración de fármacos , donde pueden adsorber una gran cantidad de moléculas de fármacos y permitir un control superior sobre la cinética de liberación. [110] Además, sus excepcionales relaciones entre área de superficie y volumen y sus valores de módulo típicamente altos los hacen útiles para mejorar las propiedades mecánicas de los nanocompuestos biomédicos y los hidrogeles de nanocompuestos , incluso en concentraciones bajas. Su extrema delgadez ha sido fundamental para avances en biodetección y secuenciación de genes . Además, la delgadez de estas moléculas les permite responder rápidamente a señales externas como la luz, lo que ha dado lugar a su utilidad en terapias ópticas de todo tipo, incluidas aplicaciones de imágenes, terapia fototérmica (PTT) y terapia fotodinámica (PDT).

A pesar del rápido ritmo de desarrollo en el campo de los nanomateriales 2D, la biocompatibilidad de estos materiales debe evaluarse cuidadosamente para que sean relevantes para aplicaciones biomédicas . [111] La novedad de esta clase de materiales significa que incluso los materiales 2D relativamente bien establecidos, como el grafeno , no se conocen bien en términos de sus interacciones fisiológicas con los tejidos vivos . Además, las complejidades del tamaño y la forma variables de las partículas, las impurezas de la fabricación y las interacciones entre proteínas e inmunidad han dado lugar a un mosaico de conocimientos sobre la biocompatibilidad de estos materiales.

Ver también

Referencias

  1. ^ Ashton, M.; Pablo, J.; Sinnott, SB; Hennig, RG (2017). "Identificación de escalamiento topológico de sólidos en capas y materiales 2D exfoliados estables". Física. Rev. Lett . 118 (10): 106101. arXiv : 1610.07673 . Código Bib : 2017PhRvL.118j6101A. doi : 10.1103/PhysRevLett.118.106101. PMID  28339265. S2CID  32012137.
  2. ^ "Base de datos". 2Dmaterialsweb.org . Archivado desde el original el 22 de enero de 2019 . Consultado el 23 de enero de 2022 .
  3. ^ "Base de datos de materiales computacionales 2D (C2DB) - REPOSITORIO DE MATERIALES COMPUTACIONALES". cmr.fysik.dtu.dk .
  4. ^ Zheng, Weiran; Lee, Lawrence Yoon Suk (2022). "Más allá de la sonicación: métodos de exfoliación avanzados para la producción escalable de materiales 2D". Asunto . 5 (2): 515–545. doi :10.1016/j.matt.2021.12.010. S2CID  245902407.
  5. ^ Andrónico, Michael (14 de abril de 2014). "Cinco formas en que el grafeno cambiará los dispositivos para siempre". Computadora portátil .
  6. ^ "Propiedades del grafeno". www.graphene-battery.net. 29 de mayo de 2014 . Consultado el 29 de mayo de 2014 .
  7. ^ "Este mes en la historia de la física: 22 de octubre de 2004: descubrimiento del grafeno". Noticias APS . Serie II. 18 (9): 2. 2009.
  8. ^ "El Premio Nobel de Física 2010". La Fundación Nobel . Consultado el 3 de diciembre de 2013 .
  9. ^ Heimann, RB; Evsvukov, SE; Koga, Y. (1997). "Alótropos de carbono: un esquema de clasificación sugerido basado en la hibridación de orbitales de valencia". Carbono . 35 (10-11): 1654-1658. Código Bib : 1997Carbo..35.1654H. doi :10.1016/S0008-6223(97)82794-7.
  10. ^ Enyashin, Andrey N.; Ivanovskii, Alexander L. (2011). "Alótropos de grafeno". Estado físico Solidi B. 248 (8): 1879–1883. Código Bib : 2011PSSBR.248.1879E. doi : 10.1002/pssb.201046583 . S2CID  125591804.
  11. ^ Özçelik, V. Ongun; Ciraci, S. (10 de enero de 2013). "Dependencia del tamaño en las estabilidades y propiedades electrónicas del α-grafino y su análogo de nitruro de boro". La Revista de Química Física C. 117 (5): 2175–2182. arXiv : 1301.2593 . doi : 10.1021/jp3111869. hdl :11693/11999. S2CID  44136901.
  12. ^ Balaban AT, Rentia CC, Ciupitu E (1968). "Gráficos químicos. 6. Estimación de la estabilidad relativa de varias redes planas y tridimensionales para carbono elemental". Revista Roumaine de Chimie . 13 (2): 231–.
  13. ^ Li, Guoxing; Li, Yuliang; Liu, Huibiao; Guo, Yanbing; Li, Yongjun; Zhu, Daoben (2010). "Arquitectura de películas a nanoescala de Graphdiyne". Comunicaciones Químicas . 46 (19): 3256–3258. doi :10.1039/B922733D. PMID  20442882. S2CID  43416849.
  14. ^ Hu, Yiming; Wu, Chenyu; Pan, Qingyan; Jin, Yinghua; Lyu, Rui; Martínez, Vikina; Huang, Shaofeng; Wu, Jingyi; Wayment, Lacey J.; Clark, Noel A.; Raschke, Markus B.; Zhao, Yingjie; Zhang, Wei (9 de mayo de 2022). "Síntesis de γ-grafía mediante química covalente dinámica".
  15. ^ Hu, Y.; Wu, C.; Pan, Q.; Jin, Y.; Lyu, R.; Martínez, V.; Huang, S.; Wu, J.; Wayment, LJ; Clark, NA; Raschke, MB; Zhao, Y.; Zhang, W. (2022). "Síntesis de γ-grafía mediante química covalente dinámica". Síntesis de la naturaleza . 1 (6): 449–454. Código Bib : 2022NatSy...1..449H. doi :10.1038/s44160-022-00068-7. S2CID  248686420.
  16. ^ Desyatkin, VG; Martín, WB; Aliev, AE; Chapman, NE; Fonseca, AF; Galvão, DS; Molinero, ER; Piedra, KH; Wang, Z.; Zakhidov, D.; Limpoco, FT; Almahdali, SR; Parker, SM; Baughman, RH; Rodionov, VO (2022). "Síntesis escalable y caracterización de γ‑Grafino multicapa, nuevos cristales de carbono con una pequeña separación de banda directa". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 144 (39): 17999–18008. arXiv : 2301.05291 . doi :10.1021/jacs.2c06583. PMID  36130080. S2CID  252438218.
  17. ^ Kang, junio; Wei, Zhongming; Li, Jingbo (2019). "Graphyne y su familia: avances teóricos recientes". Interfaces y materiales aplicados de ACS . 11 (3): 2692–2706. doi :10.1021/acsami.8b03338. PMID  29663794.
  18. ^ Gopalakrishnan, K.; Moisés, Kota; Govindaraj, A.; Rao, CNR (1 de diciembre de 2013). "Supercondensadores a base de óxido de grafeno reducido y borocarbonitruros dopados con nitrógeno". Comunicaciones de estado sólido . Número especial: Grafeno V: Avances recientes en estudios de grafeno y análogos de grafeno. 175–176: 43–50. Código Bib : 2013SSCom.175...43G. doi :10.1016/j.ssc.2013.02.005.
  19. ^ Schirber, Michael (24 de febrero de 2012). "Enfoque: el grafeno puede ser mejor que el grafeno". Física . 5 (24): 24. Código Bib : 2012PhyOJ...5...24S. doi :10.1103/Física.5.24.
  20. ^ Boustani, Ihsan (enero de 1997). "Nuevas superficies cuasi planas de boro desnudo". Ciencia de la superficie . 370 (2–3): 355–363. Código Bib : 1997SurSc.370..355B. doi :10.1016/S0039-6028(96)00969-7.
  21. ^ Zhang, Z.; Yang, Y.; Gao, G.; Yakobson, BI (2 de septiembre de 2015). "Monocapas de boro bidimensionales mediadas por sustratos metálicos". Edición internacional Angewandte Chemie . 54 (44): 13022–13026. doi : 10.1002/anie.201505425 . PMID  26331848.
  22. ^ Mannix, AJ; Zhou, X.-F.; Kiraly, B.; Madera, JD; Alducín, D.; Myers, BD; Liu, X.; Pescador, BL; Santiago, U.; Invitado, JR; et al. (17 de diciembre de 2015). "Síntesis de borofenos: polimorfos de boro bidimensionales anisotrópicos". Ciencia . 350 (6267): 1513-1516. Código Bib : 2015 Ciencia... 350.1513M. doi : 10.1126/ciencia.aad1080. PMC 4922135 . PMID  26680195. 
  23. ^ Feng, Baojie; Zhang, Jin; Zhong, Qing; Li, Wenbin; Li, Shuai; Li, Hui; Cheng, Peng; Meng, Sheng; Chen, Lan; Wu, Kehui (28 de marzo de 2016). "Realización experimental de láminas de boro bidimensionales". Química de la Naturaleza . 8 (6): 563–568. arXiv : 1512.05029 . Código Bib : 2016NatCh...8..563F. doi :10.1038/nchem.2491. PMID  27219700. S2CID  19475989.
  24. ^ Bampoulis, P.; Zhang, L.; Safaei, A.; van Gastel, R.; Poelsema, B.; Zandvliet, HJW (2014). "Terminación germaneno de cristales de Ge 2 Pt en Ge (110)". Revista de Física: Materia Condensada . 26 (44): 442001. arXiv : 1706.00697 . Código Bib : 2014JPCM...26R2001B. doi :10.1088/0953-8984/26/44/442001. PMID  25210978. S2CID  36478002.
  25. ^ Derivaz, Mickaël; Dentel, Didier; Esteban, Regis; Hanf, Marie-Christine; Mehdaoui, Ahmed; Soneto, Philippe; Pirri, Carmelo (2015). "Capa continua de germaneno sobre Al (111)". Nano Letras . 15 (4). Publicaciones de la ACS: 2510–2516. Código Bib : 2015NanoL..15.2510D. doi : 10.1021/acs.nanolett.5b00085. PMID  25802988.
  26. ^ Yuhara, J.; Shimazu, H.; Está bien.; Ohta, A.; Kurosawa, M.; Nakatake, M.; Le Lay, Guy (2018). "Crecimiento epitaxial germaneno por segregación a través de películas delgadas de Ag (111) en Ge (111)". ACS Nano . 12 (11): 11632–11637. doi : 10.1021/acsnano.8b07006. PMID  30371060. S2CID  53102735.
  27. ^ Lee, Kangho; Kim, Hye-Young; Lotia, Mustafa; Coleman, Jonathan N.; Kim, Gyu-Tae; Duesberg, Georg S. (22 de septiembre de 2011). "Características eléctricas de las escamas de disulfuro de molibdeno producidas por exfoliación líquida". Materiales avanzados . 23 (36): 4178–4182. Código Bib : 2011AdM....23.4178L. doi :10.1002/adma.201101013. PMID  21823176. S2CID  205240634.
  28. ^ Xu, Mingsheng; Liang, Tao; Shi, Minmin; Chen, Hongzheng (2013). "Materiales bidimensionales similares al grafeno". Reseñas químicas . 113 (5). Publicaciones de la ACS: 3766–3798. doi :10.1021/cr300263a. PMID  23286380.
  29. ^ Cahangírov, S.; Topsakal, M.; Aktürk, E.; Sahin, H.; Ciraci, S. (2009). "Estructuras alveolares bidimensionales y unidimensionales de silicio y germanio". Física. Rev. Lett . 102 (23): 236804. arXiv : 0811.4412 . Código bibliográfico : 2009PhRvL.102w6804C. doi : 10.1103/PhysRevLett.102.236804. PMID  19658958. S2CID  22106457.
  30. ^ Stephan, Régis; Hanf, Marie-Christine; Soneto, Philippe (2014). "Análisis espacial de interacciones en la interfaz siliceno / Ag: estudio de primeros principios". Revista de Física: Materia Condensada . 27 (1). Publicación IOP: 015002. doi :10.1088/0953-8984/27/1/015002. PMID  25407116. S2CID  39842095.
  31. ^ abcde Küchle, Johannes T.; Baklanov, Aleksandr; Seitsonen, Ari P.; Ryan, Paul TP; Feulner, Peter; Pendem, Prashanth; Lee, Tien-Lin; Muntwiler, Matías; Schwarz, Martín; Haag, Félix; Barth, Johannes V.; Auwärter, Willi; Duncan, David A.; Allegretti, Francesco (2022). "Aleación de superficie omnipresente de siliceno en Ag (111): un andamio para el crecimiento bidimensional". Materiales 2D . 9 (4): 045021. Código bibliográfico : 2022TDM..... 9d5021K. doi : 10.1088/2053-1583/ac8a01 . S2CID  251637081.
  32. ^ ab Yuhara, J.; Fujii, Y.; Isobe, N.; Nakatake, M.; Lede, X.; Rubio, A.; Le Lay, G. (2018). "Staneno plano de gran área cultivado epitaxialmente en Ag (111)". Materiales 2D . 5 (2). 025002. Código Bib : 2018TDM.......5b5002Y. doi : 10.1088/2053-1583/aa9ea0 . hdl : 21.11116/0000-0001-A92C-0 .
  33. ^ Takahashi, L.; Takahashi, K. (2015). "Atrapamiento y disociación de contaminantes a baja temperatura sobre estaño bidimensional". Química Física Física Química . 17 (33): 21394–21396. Código Bib : 2015PCCP...1721394T. doi :10.1039/C5CP03382A. PMID  26226204.información de soporte
  34. ^ Ahmed, Rezwan; Nakagawa, Takeshi; Mizuno, Seigi (2020). "Determinación de la estructura de estaneno ultraplano sobre Cu (111) mediante difracción de electrones de baja energía". Ciencia de la superficie . 691 : 121498. Código bibliográfico : 2020SurSc.69121498A. doi :10.1016/j.susc.2019.121498. S2CID  203142186.
  35. ^ Yuhara, J.; Él, B.; Le Lay, G. (2019). "El último primo del grafeno: crecimiento epitaxial de plumbeno en un" nano cubo de agua "". Materiales avanzados . 31 (27): 1901017. Bibcode :2019AdM....3101017Y. doi :10.1002/adma.201901017. PMID  31074927. S2CID  149446617..
  36. ^ Berger, Andy (17 de julio de 2015). "Más allá del grafeno, un zoológico de nuevos materiales 2D". Revista Descubre. Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2019 . Consultado el 19 de septiembre de 2015 .
  37. ^ Li, L.; Yu, Y.; Sí, GJ; Ge, Q.; Oh, X.; Wu, H.; Feng, D.; Chen, XH; Zhang, Y. (2014). "Transistores de efecto de campo de fósforo negro". Nanotecnología de la naturaleza . 9 (5): 372–377. arXiv : 1401.4117 . Código Bib : 2014NatNa...9..372L. doi :10.1038/nnano.2014.35. PMID  24584274. S2CID  17218693.
  38. ^ Ritu, Harneet (2016). "Fabricación de gran superficie de fosforeno semiconductor por ensamblaje Langmuir-Blodgett". Ciencia. Representante . 6 : 34095. arXiv : 1605.00875 . Código Bib : 2016NatSR...634095K. doi :10.1038/srep34095. PMC 5037434 . PMID  27671093. 
  39. ^ Zhang, S.; Yan, Z.; Li, Y.; Chen, Z.; Zeng, H. (2015). "Arseneno y antimoneno atómicamente delgados: transiciones de banda prohibida semimetálica-semiconductora indirecta-directa". Angélica. Química. En t. Ed . 54 (10): 3112–3115. doi :10.1002/anie.201411246. PMID  25564773.
  40. ^ Ares, P.; Aguilar-Galindo, F.; Rodríguez-San-Miguel, D.; Aldave, DA; Díaz-Tendero, S.; Alcamí, M.; Martín, F.; Gómez-Herrero, J.; Zamora, F. (2016). "Aislamiento mecánico de antimoneno altamente estable en condiciones ambientales". Adv. Materia . 28 (30): 6332–6336. arXiv : 1608.06859 . Código Bib : 2016AdM....28.6332A. doi :10.1002/adma.201602128. hdl : 10486/672484. PMID  27272099. S2CID  8296292.
  41. ^ Ares, P.; Palacios, JJ; Abellán, G.; Gómez-Herrero, J.; Zamora, F. (2018). "Avances recientes en antimoneno: un nuevo material bidimensional". Adv. Materia . 30 (2): 1703771. Código bibliográfico : 2018AdM....3003771A. doi :10.1002/adma.201703771. hdl : 10486/688820 . PMID  29076558. S2CID  205282902.
  42. ^ Martínez-Periñán, Emiliano; Abajo, Michael P.; Gibaja, Carlos; Lorenzo, Encarnación; Zamora, Félix; Bancos, Craig E. (2018). "Antimoneno: un nuevo nanomaterial 2D para aplicaciones de supercondensadores" (PDF) . Materiales Energéticos Avanzados . 8 (11): 1702606. Código bibliográfico : 2018AdEnM...802606M. doi :10.1002/aenm.201702606. hdl : 10486/688798 . ISSN  1614-6840. S2CID  103042887.
  43. ^ Lazanas, Alexandros Ch.; Prodromidis, Mamas I. (abril de 2022). "Rendimiento electroquímico de nanohojas de antimoneno pasivadas y de óxido de antimoneno preparado in situ-PEDOT: electrodos de grafito serigrafiados modificados con PSS". Acta electroquímica . 410 : 140033. doi : 10.1016/j.electacta.2022.140033. S2CID  246598714.
  44. ^ Hsu, Chia-Hsiu; Huang, Zhi-Quan; Chuang, Feng-Chuan; Kuo, Chien-Cheng; Liu, Yu-Tzu; Lin, Hsin; Bansil, Arun (10 de febrero de 2015). "La estructura electrónica no trivial de los panales Bi / Sb en SiC (0001)". Nueva Revista de Física . 17 (2): 025005. Código bibliográfico : 2015NJPh...17b5005H. doi : 10.1088/1367-2630/17/2/025005 .
  45. ^ Reis, Félix; Li, pandilla; Dudy, Lenart; Bauernfiend, Maximiliano; Vidrio, Stefan; Hanke, Werner; Thomas, Ronny; Schaefer, Jörg; Claessen, Ralph (21 de julio de 2017). "Bismuteno sobre un sustrato de SiC: un candidato para un material Hall de espín cuántico de alta temperatura". Ciencia . 357 (6348): 287–290. arXiv : 1608.00812 . Código Bib : 2017 Ciencia... 357.. 287R. doi : 10.1126/ciencia.aai8142. PMID  28663438. S2CID  23323210.
  46. ^ Liu, Zheng; Liu, Chao-Xing; Wu, Yong-Shi; Duan, Wen-Hui; Liu, Feng; Wu, Jian (23 de septiembre de 2011). "Topología estable no trivial Z2 en películas ultrafinas Bi (111): un estudio de primeros principios". Cartas de revisión física . 107 (13): 136805. arXiv : 1104.0978 . Código bibliográfico : 2011PhRvL.107m6805L. doi : 10.1103/physrevlett.107.136805. ISSN  0031-9007. PMID  22026889. S2CID  10121875.
  47. ^ Murakami, Shûichi (6 de diciembre de 2006). "Efecto Hall de giro cuántico y respuesta magnética mejorada mediante acoplamiento de órbita de giro". Cartas de revisión física . 97 (23): 236805. arXiv : cond-mat/0607001 . Código Bib : 2006PhRvL..97w6805M. doi : 10.1103/physrevlett.97.236805. ISSN  0031-9007. PMID  17280226. S2CID  34984890.
  48. ^ Qi-Qi, Yang (2 de octubre de 2018). "Bismuteno 2D fabricado mediante exfoliación intercalada con ácido que muestra fuertes respuestas no lineales del infrarrojo cercano para láseres de bloqueo de modo". Nanoescala . 10 (45): 21106–21115. doi :10.1039/c8nr06797j. PMID  30325397.
  49. ^ Gusmao, Rui; Sofer, Zdenek; Bousa, Daniel; Pumera, Martín (29 de julio de 2017). "Nanohojas de pnictógenos (As, Sb, Bi) mediante exfoliación con cizallamiento utilizando licuadoras de cocina para aplicaciones electroquímicas". Edición internacional Angewandte Chemie . 56 (46): 14417–14422. doi :10.1002/anie.201706389. PMID  28755460. S2CID  22513370.
  50. ^ Martínez, Carmen C.; Gusmao, Rui; Sofer, Zdenek; Pumera, Martín (2019). "Biosensores de fenol enzimáticos basados ​​​​en pnictógeno: fosforeno, arseneno, antimoneno y bismuteno". Edición internacional Angewandte Chemie . 58 (1): 134-138. doi :10.1002/anie.201808846. PMID  30421531. S2CID  53291371.
  51. ^ Lazanas, Alexandros Ch.; Tsirka, Kyriaki; Paipetis, Alkiviadis S.; Prodromidis, Mamas I. (2020). "Electrodos modificados con bismuteno / grafeno 2D para la determinación voltamperométrica de extracción ultrasensible de plomo y cadmio". Acta electroquímica . 336 : 135726. doi : 10.1016/j.electacta.2020.135726. S2CID  214292108.
  52. ^ Chowdhury, Emdadul Haque; Rahman, Dr. Habibur; Bosé, Pritom; Jayán, Rahul; Islam, Md Mahbubul (2020). "Análisis a escala atómica de la fuerza física y los mecanismos de transporte de fonones del β-bismuteno monocapa". Química Física Física Química . 22 (48): 28238–28255. Código Bib : 2020PCCP...2228238C. doi :10.1039/d0cp04785f. ISSN  1463-9076. PMID  33295342. S2CID  228079431.
  53. ^ Peplow, Mark (18 de abril de 2024). "Conoce 'goldene': este primo dorado del grafeno también tiene un átomo de espesor". Naturaleza . Consultado el 19 de abril de 2024 .
  54. ^ ab Yin, Xi; Liu, Xinhong; Pan, Yung-Tin; Walsh, Kathleen A.; Yang, Hong (4 de noviembre de 2014). "Nanohojas de paladio ultrafinas multicapa en forma de torre de Hanoi". Nano Letras . 14 (12): 7188–7194. Código Bib : 2014NanoL..14.7188Y. doi :10.1021/nl503879a. PMID  25369350.
  55. ^ ab Abdelhafiz, Ali; Vitale, Adán; Buntin, Parker; deGlee, Ben; Carpintero, Corey; Robertson, Alex; Vogel, Eric M.; Warner, Jamie; Alamgir, Faisal M. (2018). "Películas de catalizador híbrido grafeno-metal epitaxial y atómicamente delgadas: la doble función del grafeno como soporte y capa protectora químicamente transparente". Energía y ciencias ambientales . 11 (6): 1610-1616. doi :10.1039/c8ee00539g.
  56. ^ ab Abdelhafiz, Ali; Vitale, Adán; Carpintero, Corey; Vogel, Eric; Alamgir, Faisal M. (16 de marzo de 2015). "Evolución capa por capa de estructura, tensión y actividad para la reacción de evolución de oxígeno en monocapas de Pt con plantilla de grafeno". Interfaces y materiales aplicados de ACS . 7 (11): 6180–6188. doi :10.1021/acsami.5b00182. PMID  25730297.
  57. ^ Duan, Haohong; Yan, Ning; Yu, Rong; Chang, Chun-Ran; Zhou, pandilla; Hu, Han-Shi; Rong, Hongpan; Niu, Zhiqiang; Mao, Junjie; Asakura, Hiroyuki; Tanaka, Tsunehiro; Dyson, Paul José; Li, junio; Li, Yadong (17 de enero de 2014). "Nanohojas de rodio ultrafinas". Comunicaciones de la naturaleza . 5 : 3093. Código Bib : 2014NatCo...5.3093D. doi : 10.1038/ncomms4093 . PMID  24435210.
  58. ^ Paleja, Ameya (26 de febrero de 2024). "Científicos australianos imprimen en 3D una estructura de titanio con una fuerza sobrenatural". Ingenieria interesante . Consultado el 27 de febrero de 2024 .
  59. ^ Yuhara, J.; Schmid, M.; Varga, P. (2003). "Una aleación bidimensional de metales inmiscibles, las películas monocapa simple y binaria de Pb y Sn sobre Rh (111)". Física. Rev. B. 67 (19): 195407. Código bibliográfico : 2003PhRvB..67s5407Y. doi : 10.1103/PhysRevB.67.195407.
  60. ^ Yuhara, J.; Yokoyama, M.; Matsui, T. (2011). "Aleación en solución sólida bidimensional de películas binarias de Bi-Pb sobre Rh (111)". J. Aplica. Física . 110 (7): 074314–074314–4. Código Bib : 2011JAP...110g4314Y. doi : 10.1063/1.3650883.
  61. ^ Kochaev, AI; Karenin, AA; Meftakhutdinov, RM; Brazhe, RA (2012). "Los supracristales 2D como materiales prometedores para la nanoacustoelectrónica plana". Revista de Física: Serie de conferencias . 345 (1): 012007. Código Bib :2012JPhCS.345a2007K. doi : 10.1088/1742-6596/345/1/012007 .
  62. ^ Brazhe, RA; Kochaev, AI (2012). "Ondas de flexión en grafeno y supracristales 2D". Física del Estado Sólido . 54 (8): 1612-1614. Código bibliográfico : 2012PhSS...54.1612B. doi :10.1134/S1063783412080069. S2CID  120094142.
  63. ^ Blain, Loz (28 de abril de 2022). "El diodo superconductor unidireccional tiene enormes implicaciones para la electrónica". Nuevo Atlas . Consultado el 29 de abril de 2022 .
  64. ^ Pasco, Christopher M.; Baggari, Ismail El; Bianco, Isabel; Kourkoutis, Lena F.; McQueen, Tyrel M. (23 de julio de 2019). "Transición magnética sintonizable a un estado fundamental singlete en un imán Kagom\'e trimerizado en capas de Van der Waals 2D". ACS Nano . 13 (8): 9457–9463. arXiv : 1907.10108v1 . doi : 10.1021/acsnano.9b04392. PMID  31310516. S2CID  197422328.
  65. ^ Wu, Heng; Wang, Yaojia; Xu, Yuanfeng; Sivakumar, Pranava K.; Pasco, Chris; Filippozzi, Ulderico; Parkin, Stuart SP; Zeng, Yu-Jia; McQueen, Tyrel; Ali, Mazhar N. (abril de 2022). "El diodo de Josephson sin campo en una heteroestructura de van der Waals". Naturaleza . 604 (7907): 653–656. arXiv : 2103.15809 . Código Bib : 2022Natur.604..653W. doi :10.1038/s41586-022-04504-8. ISSN  1476-4687. PMID  35478238. S2CID  248414862.
  66. ^ Gan, Xiaorong; Lee, Lawrence Yoon Suk; Wong, Kwok-yin; Lo, ala Tsz; Ho, Kwun Hei; Lei, Dang Yuan; Zhao, Huimin (2018). "Transición de fase 2H / 1T de MoS2 multicapa mediante incorporación electroquímica de vacantes S". Materiales Energéticos Aplicados ACS . 1 (9): 4754–4765. doi :10.1021/acsaem.8b00875. S2CID  106014720.
  67. ^ Dickinson, Roscoe G.; Pauling, Linus (1923). "La estructura cristalina de la molibdenita". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 45 (6): 1466-1471. doi :10.1021/ja01659a020.
  68. ^ Colmillo, Yuqiang; Pan, Jie; Él, Jianqiao; Luo, Ruichun; Wang, Dong; Che, Xiangli; Bu, Kejun; Zhao, Wei; Liu, Pan; Mu, pandilla; Zhang, Hui; Lin, Tianquan; Huang, Fuqiang (26 de enero de 2018). "Redeterminación de la estructura y observación de superconductividad de 1T MoS 2 a granel". Edición internacional Angewandte Chemie . 57 (5): 1232-1235. arXiv : 1712.09248 . doi :10.1002/anie.201710512. PMID  29210496. S2CID  205406195.
  69. ^ Splendiani, Andrea; Sol, Liang; Zhang, Yuanbo; Li, Tianshu; Kim, Jonghwan; Chim, Chi-Yung; Galli, Giulia; Wang, Feng (14 de abril de 2010). "Fotoluminiscencia emergente en monocapa MoS 2". Nano Letras . 10 (4): 1271-1275. Código Bib : 2010NanoL..10.1271S. doi :10.1021/nl903868w. ISSN  1530-6984. PMID  20229981.
  70. ^ Tributsch, H. (1977). "Dichalcogenuros de metales de transición tipo capa: una nueva clase de electrodos para células solares electroquímicas". Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie . 81 (4): 361–369. doi :10.1002/bbpc.19770810403.
  71. ^ Fivaz, R.; Mooser, E. (15 de noviembre de 1967). "Movilidad de portadores de carga en estructuras de capas semiconductoras". Revisión física . 163 (3): 743–755. Código bibliográfico : 1967PhRv..163..743F. doi : 10.1103/PhysRev.163.743. ISSN  0031-899X.
  72. ^ ab Salazar, Norberto; Rangarajan, Srinivas; Rodríguez-Fernández, Jonathan; Mavrikakis, Manos; Lauritsen, Jeppe V. (31 de agosto de 2020). "Reactividad dependiente del sitio de nanopartículas de MoS2 en la hidrodesulfuración de tiofeno". Comunicaciones de la naturaleza . 11 (1): 4369. doi : 10.1038/s41467-020-18183-4. ISSN  2041-1723. PMC 7459117 . PMID  32868769. 
  73. ^ Kong, Desheng; Wang, haotiano; Cha, Judy J .; Pasta, Mauro; Koski, Kristie J .; Yao, Jie; Cui, Yi (13 de marzo de 2013). "Síntesis de películas MoS 2 y MoSe 2 con capas alineadas verticalmente". Nano Letras . 13 (3): 1341-1347. Código Bib : 2013NanoL..13.1341K. doi :10.1021/nl400258t. ISSN  1530-6984. PMID  23387444.
  74. ^ Lukowski, Mark A.; Daniel, Andrés S.; Meng, Fei; Forticaux, Audrey; Li, Linsen; Jin, canción (17 de julio de 2013). "Catálisis mejorada de evolución de hidrógeno a partir de nanohojas metálicas de MoS 2 exfoliadas químicamente". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 135 (28): 10274–10277. doi :10.1021/ja404523s. ISSN  0002-7863. PMID  23790049.
  75. ^ Zhang, Wencui; Liao, Xiaobin; Pan, Xuelei; Yan, Mengyu; Li, Yanxi; Tian, ​​Xiaocong; Zhao, Yan; Xu, Lin; Mai, Liqiang (2019). "Rendimiento superior de la reacción de evolución del hidrógeno en 2H-MoS 2 al de la fase 1T". Pequeño . 15 (31): 1900964. doi : 10.1002/smll.201900964. ISSN  1613-6810. PMID  31211511. S2CID  190523589.
  76. ^ abc Pumera, Martín; Wong, Colin Hong An (2013). "Grafano y grafeno hidrogenado". Reseñas de la sociedad química . 42 (14): 5987–5995. doi :10.1039/c3cs60132c. ISSN  0306-0012. PMID  23686139.
  77. ^ Sluiter, Marcel HF; Kawazoe, Yoshiyuki (21 de agosto de 2003). "Método de expansión de conglomerados para adsorción: aplicación a la quimisorción de hidrógeno en grafeno". Revisión física B. 68 (8): 085410. Código bibliográfico : 2003PhRvB..68h5410S. doi : 10.1103/PhysRevB.68.085410. ISSN  0163-1829.
  78. ^ Sofo, Jorge O.; Chaudhari, Ajay S.; Barbero, Greg D. (10 de abril de 2007). "Grafano: un hidrocarburo bidimensional". Revisión física B. 75 (15): 153401. arXiv : cond-mat/0606704 . Código bibliográfico : 2007PhRvB..75o3401S. doi : 10.1103/PhysRevB.75.153401. ISSN  1098-0121. S2CID  101537520.
  79. ^ Elías, DC; Nair, RR; Mohiuddin, TMG; Morózov, SV; Blake, P.; Halsall, diputado; Ferrari, CA; Boukhvalov, DW; Katsnelson, Michigan; Geim, Alaska; Novoselov, KS (30 de enero de 2009). "Control de las propiedades del grafeno mediante hidrogenación reversible: evidencia del grafeno". Ciencia . 323 (5914): 610–613. arXiv : 0810.4706 . Código Bib : 2009 Ciencia... 323..610E. doi :10.1126/ciencia.1167130. ISSN  0036-8075. PMID  19179524. S2CID  3536592.
  80. ^ Zhou, Chao; Chen, Sihao; Lou, Jianzhong; Wang, Jihu; Yang, Qiujie; Liu, Chuanrong; Huang, Dapeng; Zhu, Tonghe (13 de enero de 2014). "El primo del grafeno: el presente y el futuro del grafeno". Cartas de investigación a nanoescala . 9 (1): 26. doi : 10.1186/1556-276X-9-26 . ISSN  1556-276X. PMC 3896693 . PMID  24417937. 
  81. ^ García, JC; de Lima, DB; Assali, LVC; Justo, JF (2011). "Nanohojas similares a grafeno y grafeno del grupo IV". J. Física. Química. C . 115 (27): 13242. arXiv : 1204.2875 . doi :10.1021/jp203657w.
  82. ^ Blanco, E.; Mayordomo, S.; Jiang, S.; Restrepo, OD; Windl, W.; Goldberger, JE (2013). "Estabilidad y exfoliación del germanano: un análogo del germanio graano". ACS Nano . 7 (5): 4414–21. doi :10.1021/nn4009406. hdl : 1811/54792 . PMID  23506286.
  83. ^ "'El germanano puede sustituir al silicio por productos electrónicos más ligeros y rápidos ". KurzweilAI . Consultado el 12 de abril de 2013 .
  84. ^ Shekaari, Ashkan; Jafari, Mahmoud (julio de 2020). "Revelación del primer miembro post-grafeno de nitruros de silicio: un nuevo material 2D". Ciencia de Materiales Computacionales . 180 : 109693. doi : 10.1016/j.commatsci.2020.109693. S2CID  216464099.
  85. ^ Sheberla, Dennis; Sol, Lei; Sangre-Forsythe, Martin A.; Er, Solimán; Wade, Casey R.; Brozek, Carl K.; Aspuru-Guzik, Alán; Dincă, Mircea (2014). "Alta conductividad eléctrica en Ni3 (2,3,6,7,10,11-hexaiminotrifenileno) 2, un análogo de grafeno orgánico-metal semiconductor". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 136 (25): 8859–8862. doi :10.1021/ja502765n. PMID  24750124. S2CID  5714037.
  86. ^ "Un nuevo material autoensamblable similar al grafeno para semiconductores planos". KurzweilAI. 2014-05-01 . Consultado el 24 de agosto de 2014 .
  87. ^ Irving, Michael (3 de febrero de 2022). "El material 2D " Imposible "es ligero como el plástico y más resistente que el acero". Nuevo Atlas . Consultado el 3 de febrero de 2022 .
  88. ^ Zeng, Yuwen; Gordiichuk, Pavlo; Ichihara, Takeo; Zhang, Ge; Sandoz-Rosado, Emil; Wetzel, Eric D.; Tresback, Jason; Yang, Jing; Kozawa, Daichi; Yang, Zhongyue; Kuehne, Matías (3 de febrero de 2022). "Síntesis irreversible de un material polimérico bidimensional ultrafuerte". Naturaleza . 602 (7895): 91–95. Código Bib :2022Natur.602...91Z. doi :10.1038/s41586-021-04296-3. ISSN  0028-0836. PMID  35110762. S2CID  246487991.
  89. ^ abcde mayordomo, Sheneve Z.; Hollen, Shawna M.; Cao, Linyou; Cui, Yi; Gupta, Jay A.; Gutiérrez, Humberto R.; Heinz, Tony F.; Hong, Seung Sae; Huang, Jiaxing (2013). "Progresos, desafíos y oportunidades en materiales bidimensionales más allá del grafeno". ACS Nano . 7 (4): 2898–2926. doi :10.1021/nn400280c. PMID  23464873.
  90. ^ Bhimanapati, Ganesh R.; Lin, Zhong; Meunier, Vicente; Jung, Yeonwoong; Cha, Judy; Das, Saptarshi; Xiao, Di; Hijo, Youngwoo; Strano, Michael S. (2015). "Avances recientes en materiales bidimensionales más allá del grafeno". ACS Nano . 9 (12): 11509–11539. doi :10.1021/acsnano.5b05556. PMID  26544756.
  91. ^ abcd Rao, CNR; Regañar, Angshuman (1 de septiembre de 2010). "Análogos inorgánicos del grafeno". Revista europea de química inorgánica . 2010 (27): 4244–4250. doi :10.1002/ejic.201000408.
  92. ^ Cantado, SH; Schnitzer, N.; Marrón, L.; Parque, J.; Hovden, R. (25 de junio de 2019). "Apilamiento, tensión y torsión en materiales 2D cuantificados mediante difracción de electrones 3D". Materiales de revisión física . 3 (6): 064003. arXiv : 1905.11354 . Código Bib : 2019PhRvM...3f4003S. doi :10.1103/PhysRevMaterials.3.064003. S2CID  166228311.
  93. ^ abc Rao, CNR; Mate Ramakrishna, HSS; Maitra, Urmimala (9 de diciembre de 2013). "Análogos de grafeno de materiales estratificados inorgánicos". Edición internacional Angewandte Chemie . 52 (50): 13162–13185. doi :10.1002/anie.201301548. PMID  24127325.
  94. ^ Rao, CN R; Maitra, Urmimala (1 de enero de 2015). "Análogos de grafeno inorgánico". Revisión anual de la investigación de materiales . 45 (1): 29–62. Código Bib : 2015AnRMS..45...29R. doi :10.1146/annurev-matsci-070214-021141.
  95. ^ Androulidakis, Charalampos; Zhang, Kaihao; Robertson, Mateo; Tawfick, Sameh (13 de junio de 2018). "Adaptación de las propiedades mecánicas de materiales y heteroestructuras 2D". Materiales 2D . 5 (3): 032005. Código Bib : 2018TDM..... 5c2005A. doi :10.1088/2053-1583/aac764. ISSN  2053-1583. S2CID  139728037.
  96. ^ ab Lee, Changgu; Wei, Xiaoding; Kysar, Jeffrey W.; Perfeccionar, James (18 de julio de 2008). "Medición de las propiedades elásticas y resistencia intrínseca del grafeno monocapa". Ciencia . 321 (5887): 385–388. Código Bib : 2008 Ciencia... 321.. 385L. doi : 10.1126/ciencia.1157996. ISSN  0036-8075. PMID  18635798. S2CID  206512830.
  97. ^ Jiang, Jin-Wu; Parque, Harold S. (18 de agosto de 2014). "Relación de Poisson negativa en fósforo negro monocapa". Comunicaciones de la naturaleza . 5 (1): 4727. arXiv : 1403.4326 . Código Bib : 2014NatCo...5.4727J. doi : 10.1038/ncomms5727. ISSN  2041-1723. PMID  25131569. S2CID  9132961.
  98. ^ Jiang, Jin-Wu; Chang, Tienchong; Guo, Xingming; Parque, Harold S. (10 de agosto de 2016). "Relación de Poisson negativa intrínseca para grafeno de una sola capa". Nano Letras . 16 (8): 5286–5290. arXiv : 1605.01827 . Código Bib : 2016NanoL..16.5286J. doi : 10.1021/acs.nanolett.6b02538. ISSN  1530-6984. PMID  27408994. S2CID  33516006.
  99. ^ Zhang, Zhuhua; Yang, Yang; Penev, Evgeni S.; Yakobson, Boris I. (marzo de 2017). "Elasticidad, flexibilidad y resistencia ideal de los borofenos". Materiales funcionales avanzados . 27 (9): 1605059. arXiv : 1609.07533 . doi : 10.1002/adfm.201605059 . ISSN  1616-301X. S2CID  119199830.
  100. ^ Liu, Xiao; Metcalf, Thomas H.; Robinson, Jeremy T.; Houston, Brian H.; Scarpa, Fabrizio (8 de febrero de 2012). "Módulo de corte de grafeno monocapa preparado por deposición química de vapor". Nano Letras . 12 (2): 1013–1017. Código Bib : 2012NanoL..12.1013L. doi :10.1021/nl204196v. ISSN  1530-6984. PMID  22214257.
  101. ^ Min, K.; Aluru, NR (3 de enero de 2011). "Propiedades mecánicas del grafeno bajo deformación por corte". Letras de Física Aplicada . 98 (1): 013113. Código bibliográfico : 2011ApPhL..98a3113M. doi : 10.1063/1.3534787. ISSN  0003-6951.
  102. ^ Zhang, Peng; Mamá, Lulú; Fan, Feifei; Zeng, Zhi; Peng, Cheng; Loya, Phillip E.; Liu, Zheng; Gong, Yongji; Zhang, Jiangnan; Zhang, Xingxiang; Ajayan, Pulickel M. (29 de abril de 2014). "Resistencia a la fractura del grafeno". Comunicaciones de la naturaleza . 5 (1): 3782. Código bibliográfico : 2014NatCo...5.3782Z. doi : 10.1038/ncomms4782 . ISSN  2041-1723. PMID  24777167.
  103. ^ Liu, Ning; Hong, Jiawang; Pidaparti, Ramana; Wang, Xianqiao (3 de marzo de 2016). "Patrones de fractura y tasa de liberación de energía del fosforeno". Nanoescala . 8 (10): 5728–5736. Código Bib : 2016Nanos...8.5728L. doi :10.1039/C5NR08682E. ISSN  2040-3372. PMID  26902970.
  104. ^ Kerativitayanan, P; Carrow, JK; Gaharwar, AK (26 de mayo de 2015). "Nanomateriales para la ingeniería de respuestas de células madre". Materiales sanitarios avanzados . 4 (11): 1600–27. doi :10.1002/adhm.201500272. PMID  26010739. S2CID  21582516.
  105. ^ Huang, X; Bronceado, C; Yin, Z; Zhang, H (9 de abril de 2014). "Artículo 25 aniversario: nanoestructuras híbridas basadas en nanomateriales bidimensionales". Materiales avanzados . 26 (14): 2185–204. Código Bib : 2014AdM....26.2185H. doi :10.1002/adma.201304964. PMID  24615947. S2CID  196924648.
  106. ^ Carrow, James K.; Gaharwar, Akhilesh K. (febrero de 2015). "Nanocompuestos poliméricos bioinspirados para la medicina regenerativa". Química y Física Macromolecular . 216 (3): 248–264. doi :10.1002/macp.201400427.
  107. ^ Nandwana, dinkar; Ertekin, Elif (21 de junio de 2015). "El desajuste de la red indujo ondulaciones y arrugas en superredes planas de grafeno / nitruro de boro". Revista de Física Aplicada . 117 (234304): 234304. arXiv : 1504.02929 . Código Bib : 2015JAP...117w4304N. doi : 10.1063/1.4922504. S2CID  119251606.
  108. ^ Gaharwar, Alaska; Peppas, NA; Khademhosseini, A (marzo de 2014). "Hidrogeles nanocompuestos para aplicaciones biomédicas". Biotecnología y Bioingeniería . 111 (3): 441–53. doi : 10.1002/bit.25160. PMC 3924876 . PMID  24264728. 
  109. ^ Filipovic, L; Selberherr, S (octubre de 2022). "Aplicación de materiales bidimensionales a sensores de gas integrados CMOS". Nanomateriales . 12 (20): 3651(1–60). doi : 10.3390/nano12203651 . PMC 9611560 . PMID  36296844. 
  110. ^ Goenka, S; Sant, V; Sant, S (10 de enero de 2014). "Nanomateriales basados ​​en grafeno para la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos". Revista de Liberación Controlada . 173 : 75–88. doi :10.1016/j.jconrel.2013.10.017. PMID  24161530.
  111. ^ Gaharwar, Alaska; et al. (2013). Nanomateriales en ingeniería de tejidos: fabricación y aplicaciones . Oxford: Woodhead Publishing. ISBN 978-0-85709-596-1.

enlaces externos

Lectura adicional