El carbono existe en varias formas. Además del diamante y el grafito, recientemente se han descubierto formas con propiedades sorprendentes. Por ejemplo, el grafeno, con un grosor de una sola capa atómica, es el material más delgado que se conoce y sus propiedades inusuales lo convierten en un candidato extremadamente interesante para aplicaciones como la electrónica del futuro y la ingeniería de alta tecnología. En el grafeno, cada átomo de carbono está vinculado a tres vecinos, formando hexágonos dispuestos en una red de panal. Los estudios teóricos han demostrado que los átomos de carbono también pueden organizarse en otros patrones de redes planas, aunque todavía se unen a tres vecinos, pero ninguna de estas redes predichas se había llevado a cabo hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Marburg en Alemania y la Universidad Aalto en Finlandia han descubierto ahora un nuevo carbón la red, que es atómicamente delgado como el grafeno, pero está compuesto por cuadrados, hexágonos y octágonos que forman una red ordenada. Confirmaron la estructura única de la red utilizando microscopía de barrido de alta resolución y, curiosamente, encontraron que sus propiedades electrónicas son muy diferentes a las del grafeno.

A diferencia del grafeno y otras formas de carbono, la nueva red de bifenileno, como se llama el nuevo material, tiene propiedades metálicas. Las bandas estrechas de la red, de solo 21 átomos de ancho, ya se comportan como un metal, mientras que el grafeno es un semiconductor de ese tamaño. «Estas franjas se pueden utilizar como cables conductores en futuros dispositivos electrónicos basados ​​en carbono». dijo el profesor Michael Gottfried de la Universidad de Marburg, quien lidera el equipo que desarrolló la idea. El autor principal del estudio, Qitang Fan de Marburg, continúa: «Esta nueva red de carbono también puede servir como un material de ánodo superior en baterías de iones de litio, con una mayor capacidad de almacenamiento de litio en comparación con los materiales actuales basados ​​en grafeno. «

El equipo de la Universidad Aalto ayudó a crear imágenes del material y descifrar sus propiedades. El grupo del profesor Peter Liljeroth realizó microscopía de alta resolución que mostró la estructura del material, mientras que los investigadores dirigidos por el profesor Adam Foster utilizaron simulaciones y análisis por computadora para comprender las emocionantes propiedades eléctricas del material.

El nuevo material se fabrica ensamblando moléculas que contienen carbono sobre una superficie de oro extremadamente lisa. Estas moléculas primero forman cadenas que consisten en hexágonos enlazados, y una reacción posterior conecta estas cadenas para formar cuadrados y octágonos. Una característica importante de las cadenas es que son quirales, lo que significa que existen en dos tipos de duplicación, como la mano izquierda y la derecha. Solo cadenas del mismo tipo se agregan sobre la superficie del oro, formando conjuntos bien ordenados, antes de conectarse. Esto es fundamental para la formación del nuevo material de carbono, porque la reacción entre dos tipos diferentes de cadenas conduce solo al grafeno. «La nueva idea es utilizar precursores moleculares que se ajustan para producir bifenileno en lugar de grafeno«, explica Linghao Yan, quien realizó los experimentos de microscopía de alta resolución en la Universidad de Aalto.

Por ahora, los equipos están trabajando para producir hojas más grandes del material, de modo que se pueda explorar más a fondo su potencial de aplicación. Sin embargo, «confiamos en que este nuevo método de síntesis conducirá al descubrimiento de otras nuevas redes de carbono». dijo el profesor Liljeroth.

El estudio se publica en Ciencias.