Crean un modelo químico de doble capa de grafeno con mayores propiedades semiconductoras

Investigadores de las universidades de Málaga (UMA) y la Complutense de Madrid (UCM) han creado un modelo molecular de doble capa de grafeno capaz de controlar la rotación, lo que permite, a su vez, controlar la conductividad y alcanzar "propiedades semiconductoras potencialmente espectaculares".

Esta nueva molécula ha sido diseñada por los científicos de estas universidades, junto a laboratorios internacionales de Japón y Singapur, un hallazgo que ha sido publicado en la revista científica 'Nature Chemistry', según ha informado este viernes la UMA en un comunicado de prensa.

La investigación sienta las bases para la creación de moléculas artificiales capaces de mimetizar la eficiencia de los procesos fotosintéticos con posibles aplicaciones en la fotovoltaica.

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Uno de los grandes descubrimientos de los últimos 20 años

El catedrático de Química Física de la UMA Juan Casado Cordón, que ha liderado a los investigadores de la UMA, considera al grafeno -lámina infinita de átomos de carbono- como uno de los grandes descubrimientos de los últimos 20 años debido a sus "propiedades únicas", como la alta conductividad eléctrica y térmica o su gran flexibilidad y, a la vez, resistencia. Estas cualidades se convierten excepcionales, según ha explicado, con una evolución hallada recientemente consistente en unir dos copas de este material, hasta crear un modelo bicapa de grafeno.

"Mediante el diseño de nanografenos moleculares unidos covalentemente podemos simular la búsqueda del ángulo mágico entre láminas grafenoides, que es donde se consigue la semiconductividad, una propiedad clave para, por ejemplo, la construcción de transistores, que son las unidades básicas de los ordenadores”, explica este científico de la Facultad de Ciencias.

Mayor eficiencia y durabilidad

Además, este modelo desarrollado en la UMA y UCM, permite la formación de enlace iónico entre moléculas orgánicas -un átomo domina a otro en la separación de carga-, cuando en la inmensa mayoría de casos estudiados en moléculas orgánicas hasta el momento se opta por un enlace compartido o covalente.

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"El descubrimiento de un estado de la materia metaestable y perdurable en el tiempo con transferencia de electrones es un caso único entre moléculas de carbono", ha asegurado Casado, quien ha añadido que este es un ejemplo único de molécula 'mecano-cuántica' con enlace molecular electrostático 'pre-cuántico' si se desea o 'clásico' por su carácter culómbico.

Así, esta investigación sienta las bases para la creación de moléculas artificiales capaces de mimetizar la eficiencia de los procesos fotosintéticos -convertir la energía de la luz en energía electrostática y luego química-, ya que la bicapa de nanografeno diseñada, como consecuencia de la transferencia electrónica, mimetiza las moléculas biológicas involucradas en la fotosíntesis, lo que permitiría, en un futuro, hacer aplicaciones fotovoltaicas artificiales bajo diseño.

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‘Synthesis of zwitterionic open-shell bilayer spironanographenes’, que es el título de esta investigación hallazgo es resultado de un trabajo de más de tres años, en el que, además de Casado, han participado los científicos del Departamento de Química Física la Universidad de Málaga Samara Medina, que se ha ocupado de la parte experimental, y Daniel Aranda, encargado de modelizar teóricamente el proceso de transferencia de carga.

Asimismo, forman parte de este estudio laboratorios internacionales de Japón y Singapur e investigadores de la Universidad Complutense de Madrid encabezados por el profesor Nazario Martín, Premio Nacional de Investigación Enrique Moles, en Ciencias y Tecnologías Químicas 2020.