enero 30, 2023

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El último de los misterios de mecha

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Foto: Florian Mittendorfer, primer autor Giada Franceschi, Michael Schmid y Andrea Conti (de izquierda a derecha)
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Crédito: TU Wi

A primera vista, la mica es cualquier cosa menos ordinaria: es un mineral común, que se encuentra en el granito, por ejemplo, y se ha estudiado ampliamente desde perspectivas geológicas, químicas y técnicas.

Uno podría pensar que no se puede descubrir nada nuevo a partir de ese material cotidiano. Pero ahora un equipo de la Universidad Tecnológica de Viena ha presentado un estudio en la revista Comunicaciones de la naturaleza, ya que fue posible explicar la distribución de los iones de potasio en la superficie de la mica. Los detalles de la superficie física de la mica no se han estudiado a escala atómica, y esta información es importante para la investigación en electrónica con materiales bidimensionales.

capas atómicamente delgadas

Los materiales bidimensionales para capas atómicamente delgadas son actualmente uno de los temas más investigados en la ciencia de los materiales: algunos materiales, como el grafeno y el disulfuro de molibdeno, están compuestos de solo una o unas pocas capas de átomos, lo que a menudo conduce a propiedades inusuales.

En cierto sentido, la mica es un material bidimensional de origen natural: consiste en capas atómicamente delgadas que pueden contener diferentes átomos según el tipo de mica: el oxígeno siempre está presente, principalmente silicio y, a menudo, también potasio o aluminio. La estructura de la capa de mica también es la razón de su brillo característico: a menudo se puede ver una banda de color, que se asemeja a una fina capa de aceite en un charco de agua.

iones de potasio en un vacío muy alto

La capa exterior de mica es difícil de inspeccionar porque rápidamente se contamina con átomos y partículas del aire. Ahora es posible obtener imágenes de la superficie de la mica en vacío ultraalto, pero con un nuevo tipo de microscopio de fuerza atómica en la Universidad Tecnológica de Viena. «Pudimos ver cómo se distribuyen los iones de potasio en la superficie», dice Giada Franceschi, primera autora del artículo actual, que trabaja en el equipo de la profesora Ulrike Diebold. «También pudimos obtener información sobre las ubicaciones de los iones de aluminio debajo de la capa superficial, una tarea particularmente desafiante experimentalmente».

Las imágenes de la Universidad Tecnológica de Viena muestran que los iones de potasio no se distribuyen al azar en la superficie, como se suponía anteriormente, sino que se organizan en pequeños patrones. Estas distribuciones también se pueden calcular con la ayuda de simulaciones por computadora.

Un aislador a juego para la electrónica 2D

Este trabajo puede ser importante, entre otros, para los intentos de utilizar materiales 2D como el grafeno para circuitos electrónicos. También se necesitan aislantes adecuados para esto, y la mica es un candidato muy obvio. «Las propiedades de la superficie de la mica jugarán un papel crucial en tales componentes electrónicos», dice Giada Franceschi.


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