Científicos han descubierto un material que tiene las mismas propiedades electrónicas extraordinarias que el grafeno2-D, pero en una forma 3-D resistente que debería ser mucho más fácil de moldear en dispositivos electrónicos como transistores muy rápidos, sensores o electrodos transparentes.
El material, el arseniuro de cadmio, se está estudiando de forma independiente por tres grupos, uno de los cuales incluye a investigadores de la Universidad de Oxford, SLAC, Stanford y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, quien describió sus resultados en un artículo publicado en Nature Materials .
“Ahora más y más personas se dan cuenta del potencial de la ciencia y la tecnología de este material en particula. Este creciente interés promoverá un rápido progreso en el campo -. Incluyendo la exploración de su uso en dispositivos funcionales y la búsqueda de materiales similares”, dijo Chen Yulin de la Universidad de Oxford, quien dirigió la investigación.
El trabajo del grupo se basa en sus estudios anteriores de un compuesto de bismuto de sodio, que también imita el grafeno, pero se convierte en polvo cuando se expone al aire. Ambos compuestos habían sido predichos por Zhong Fang y Xi Dai, físicos teóricos de la Academia China de Ciencias, quienes sugirieron que el arseniuro de cadmio, que se usa e detectores y sensores, ofrecería las mismas propiedades en una forma mucho más estable.
Su predicción resultó ser correcta, dijo Zhongkai Liu, autor del primer artículo y estudiante de posgrado en SIMES, el Instituto Stanford de Materiales y Ciencias de la Energía en el SLAC. “La estabilidad ambiental de arseniuro de cadmio nos permite explorar asuntos muy sistemáticamente, y hace más fácil el estudio”, dijo.
El grafeno es una lámina de un átomo de espesor de átomos de carbono pelado de un trozo de grafito, que es familiar como el plomo en los lápices. Una de sus señas de identidad es el extraño comportamiento de sus electrones: Cuando se limita a esa delgada capa de átomos regularmente espaciados, estas partículas ligeras actuan como si no tuvieran masa en absoluto. Esto les permite discurrir a través del material mucho más rápido de lo habitual. Los científicos que primero aislaron el grafeno en 2004 fueron galardonados con el Premio Nobel de Física; y los investigadores han estado compitiendo para explorar sus propiedades y encontrar usos prácticos para él desde entonces.
Una de estos retos ha sido encontrar materiales como el grafeno en tres dimensiones, y por lo tanto mucho más fácil de elaborar en dispositivos prácticos.Otros dos colaboraciones internacionales con sede en la Universidad de Princeton y en Dresden, Alemania, también han estado persiguiendo arseniuro de cadmio como una posibilidad. Uno publicó un documento sobre sus resultados en la edición del 07 de mayo de Nature Communications , y el otro ha publicado un artículo en arXiv.
El grupo de Chen hizo muestras de arseniuro de cadmio en Oxford y las puso a prueba en el Diamond Light Source en el Reino Unido y en el Laboratorio de Berkeley Advanced Light Source.
“Creemos que esta familia de productos puede ser un buen candidato para el uso diario”, dijo Chen, “Y estamos trabajando junto a teóricos para ver si hay aún mejores materiales. Además, podemos utilizarlos como plataforma para crear y explorar aún estados más exóticos de la materia, cuando se abre una puerta, hay muchas otras puertas detrás”.
El equipo de investigación incluyó a Zhi-Xun Shen, profesor de Stanford y SLAC y asesor del SLAC paraciencia y la tecnología; Zahid Hussain, científico senior en el Laboratorio de Berkeley; y otros investigadores del SIMES, Berkeley Lab, Universidad de Oxford, la Universidad de Fudan, en Shanghai, la Academia de Ciencias de China y la Fuente de Luz Diamante. El trabajo fue financiado en parte por el Departamento de la Oficina de Energía de la Ciencia y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) Programa Mesodynamic Arquitecturas EE.UU..