Los materiales bidimensionales (2D) han abierto en el último decenio nuevos horizontes en el campo de las ciencias de los materiales. Ahora, la financiación ofrecida por la Unión Europea ha servido para crear una combinación de estructuras en forma de bocadillos de buckybolas en suspensión con propiedades interesantes de cara a futuras investigaciones.
Un equipo de científicos ha creado una estructura nueva encapsulando una capa de moléculas de fullereno entre dos de grafeno. Los resultados de Picometer scale insight and manipulation of novel materials (PICOMAT), proyecto respaldado con fondos de la Unión Europea, contribuyeron a mostrar las primeras imágenes directas de una heteroestructura suspendida 0D/2D. Para ello se utilizan moléculas de C60 entre dos capas de grafeno en un 'bocadillo' de buckybolas en suspensión, tal y como desvelaron en un artículo publicado en Science Advances.
En sus propias palabras, descubrieron "islas de C60 limpias y ordenadas con grosores de hasta una molécula, protegidas del vacío microscópico por las capas de grafeno". Añadieron que el material estaba protegido en parte de los daños por radiación durante la obtención de imágenes mediante el microscopio electrónico de escáner de transmisión. Las estructuras resultantes contienen zonas atómicamente limpias de gran tamaño que permiten el estudio directo de las islas de C60 mediante microscopia electrónica de transmisión por barrido.
UNA NUEVA ERA DE INVESTIGACIÓN SOBRE EL CARBONO
El carbono es uno de los elementos más versátiles, y se mantiene desde hace años como uno de los más importantes para la ciencia de los materiales. Posee varios alotropos de distintas dimensionalidades, y presenta una amplia gama de geometrías de unión, característica que despierta el interés de la comunidad científica. En 1991, se hicieron famosos los nanotubos de carbono unidimensionales, y en 2004 se empezó a experimentar con el alotropo bidimensional grafeno. Ya se han fabricado distintas combinaciones de alotropos de carbono como los nanotubos de carbono rellenos de fullereno y grafito intercalado con fullereno.
El interés de la investigación de PICOMAT reside en que al crear un sistema de fullereno y grafeno, han creado un material nuevo que cubre una laguna en las combinaciones de heteroestructuras híbridas de carbono. Dado que el bocadillo de grafeno genera una cámara de reacción a nanoescala y una interfaz limpia para el vacío del microscopio, es posible observar las dinámicas moleculares de transmisión electrónica. Investigadores de la Universidad de Viena confían en que este trabajo abra nuevas vías para aquellos interesados en el estudio de la estructura de otras moléculas encapsuladas del mismo modo.
CÓMO PREPARAR UN BOCADILLO
Los investigadores prepararon los bocadillos utilizando calor para evaporar el C60 en rejillas recubiertas de grafeno de uso comercial. A continuación colocaron una segunda rejilla recubierta de grafeno sobre la primera y las unieron evaporando una gotícula de disolvente. A diferencia de lo que ocurre con una única capa de grafeno, estos bocadillos también contienen monocapas de fullereno, cuyos bordes muestran contraste de imagen no lineal en el patrón de muaré de las capas de grafeno en suspensión.
APLICACIONES PRÁCTICAS
Los investigadores explicaron que los bocadillos de buckybolas podrían tener propiedades híbridas adecuadas para aplicaciones que van desde láseres a nanoescala hasta elementos mecánicos a nanoescala. Añaden además que la cointercalación de metales alcalinos podría convertirlo en un superconductor de alta temperatura.
