Martes, 30 de mayo de 2017

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La investigación de las propiedades ópticas de los materiales bidimensionales de anchura atómica que realiza el ICMA, en Nature Materials


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El trabajo de un grupo multidisciplinar de científicos de diferentes universidades y centros de investigación de Estados Unidos, Reino Unido y España, centrado en el estudio de las propiedades ópticas de distintas familias de materiales bidimensionales de anchura atómica, ha sido recogido en el portal en Internet de Nature Materials, la revista de mayor impacto mundial en el ámbito de la ciencia de materiales. En el equipo que ha realizado y reflejado en un artículo este trabajo ha participado el investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA, mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC y la Universidad de Zaragoza) Luis Martín Moreno, cuya trayectoria ha sido distinguida este año con un premio en la categoría de Ciencias Físicas por la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas, Químicas y Naturales de Zaragoza. En concreto Martín Moreno se ha ocupado de caracterizar, mediante los oportunos cálculos, la actuación de la luz en los materiales bidimensionales objeto del estudio.

Tal y como explica la publicación de Nature Materials, lo que se ha hecho es analizar el comportamiento de diversos grupos de estos materiales formados por una sola capa de átomos a partir de su capacidad para transportar radiación electromagnética a lo largo de su superficie, mediante los llamados plasmones superficiales. Estas ondas de luz, descubiertas en los años 50 del siglo pasado, son más complejas que la luz normal, porque no consisten únicamente en un campo electromagnético e involucran también a los electrones libres presentes en la superficie de los materiales. En concreto, se comparan los plasmones superficiales de diversos materiales, desde los metales (que son bien conocidos y sirven como referencia) al grafeno, materiales hiperbólicos (como Nitruro de Boro), semiconductores (como Disulfuro de Molibdeno) y materiales híbridos.

El principal interés de este campo de estudio en los materiales bidimensionales radica en el hecho de que sus propiedades pueden ser modificadas eléctricamente. Esto les hace extremadamente prometedores para aplicaciones como sensores, fotodetectores (y por tanto cámaras, especialmente en el régimen de terahercios e infrarrojo), control de la radiación de emisores (como moléculas y puntos cuánticos o nanopartículas de materiales semiconductores) y de radiación térmica, microscopía y células solares.

El ejemplo paradigmático de estos materiales bidimensionales, que además es el primero que se encontró, es el grafeno, un material compuesto por una sola capa de átomos de carbono. El grafeno es objeto de una intensa investigación por la multitud de propiedades que presenta y las puertas que puede abrir por ejemplo al desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos. Solo en Europa, más de 200 grupos de investigación están centrados en este material para ahondar en sus extraordinarias cualidades físicas y químicas, merced a la iniciativa Graphene que apoya la Comisión Europea con 1.000 millones de euros durante 10 años y en la que el ICMA participa. Además y de forma paralela, el grafeno ha dirigido la atención de la comunidad científica hacia una enorme variedad de nuevos sistemas de anchura atómica, con una gran diversidad de propiedades físicas y por lo tanto susceptibles de nuevas y revolucionarias aplicaciones.

Link a Nature Materials