La sustitución de átomos en el proceso de fabricación de aleaciones bidimensionales no sólo permite que sean personalizadas para aplicaciones, sino que también puede hacerlas magnéticas.

Un nuevo estudio en Advances Materials describe cómo los investigadores de la Universidad de Rice, el Oak Ridge National Laboratory, la Universidad del Sur de California (USC) y la Universidad de Kumamoto en Japón utilizaron deposición química de vapor (CVD por sus siglas en inglés) para adaptar sus propiedades, añadiendo otros elementos a través de un proceso conocido como ‘dopaje’.

Descubrieron por sorpresa que también podían dar a las hojas 2-D propiedades magnéticas.

Los laboratorios trabajaron con dicalcogenuros de metal de transición, aleaciones que combinan un metal de transición y átomos de calcógeno en un solo material. Los metales de transición son elementos estables que caen en el centro de la tabla periódica. Los calcógenos incluyen el azufre, el selenio y el telurio, también vecinos entre sí en la tabla.

Al agregar un elemento dopante a la mezcla durante la CVD, los investigadores demostraron que era posible reorganizar los átomos en las hojas de cristal 2-D resultantes. Ellos demostraron varias configuraciones diferentes y encontraron que podrían reemplazar algunos átomos directamente con el dopante. Estos cambios físicos llevaron a cambios en las propiedades mecánicas y electrónicas de los cristales planos, dijo el coautor y investigador postdoctoral de Rice Chandra Sekhar Tiwary.

El laboratorio de Rice de Pulickel Ajayan lideró el proyecto para probar teorías de investigadores de la USC que calcularon que el dopaje de los materiales forzaría una transición de fase en los cristales 2-D. El equipo de Rice confirmó la teoría de que la adición de renio en varias cantidades al diselenuro de molibdeno durante el crecimiento permitiría adaptar sus propiedades cambiando su estructura atómica. Las firmas magnéticas eran un bonus.

“Normalmente, cuando se fabrica un material magnético, se comienza con elementos magnéticos como el hierro o el cobalto”, dijo el estudiante de posgrado y co-autor principal Amey Apte. “El renio, a granel, no es un material magnético, pero resulta que está en ciertas combinaciones a escala atómica, y funcionó fantásticamente en este caso”.

Los investigadores dijeron que las propiedades magnéticas que descubrieron podrían hacer que las aleaciones 2-D de interés para aquellos que diseñan dispositivos espintrónicos.

Fuente: Europa Press