Investigadores de la Universidad de Rice han realizado un hallazgo significativo en el campo de los materiales bidimensionales (2D) al confirmar que los átomos de boro se adhieren de manera tan intensa al cobre que no logran formar borofeno, un material 2D metálico con aplicaciones potenciales en electrónica, energía y catálisis. Este descubrimiento, publicado en la revista Science Advances, revela la formación de un nuevo compuesto: el boruro de cobre 2D, que presenta una estructura atómica definida y única.
Un nuevo compuesto de interés científico
El profesor Boris Yakobson, líder del equipo de investigación, había previsto esta interacción hace más de diez años. Mientras que en sistemas como el grafeno sobre cobre, los átomos pueden difundir en el sustrato sin formar una aleación clara, en este caso, los átomos de boro han dado lugar a un boruro de cobre 2D. Este hallazgo no solo valida las teorías anteriores, sino que también abre la puerta a la exploración de una clase relativamente inexplorada de materiales 2D.
El grupo de investigadores, en colaboración con la Universidad Northwestern, utilizó técnicas avanzadas de imagen y espectroscopia para desentrañar la complejidad de las interacciones entre el boro y el cobre. Los resultados mostraron una superestructura en zigzag y firmas electrónicas distintivas, que se apartaban de las fases conocidas del borofeno. Este enfoque meticuloso ha permitido resolver un debate en torno a la naturaleza del material que se forma entre el sustrato de cobre y el entorno de vacío de la cámara de crecimiento.
Aunque el boruro de cobre no era el material que el equipo pretendía sintetizar, su descubrimiento ofrece valiosos conocimientos sobre cómo interactúa el boro con diferentes sustratos metálicos en entornos bidimensionales. Esta investigación amplía la comprensión sobre la formación de materiales de boruro metálico de un solo átomo de espesor, un área que puede informar futuros estudios sobre compuestos relacionados, incluyendo boruros metálicos que son de gran interés para la cerámica de ultra alta temperatura, especialmente en aplicaciones en entornos extremos y sistemas hipersónicos.
Mark Hersam, coautor del estudio y profesor de Ciencia y Ingeniería de Materiales en la Universidad Northwestern, señaló que el boruro de cobre 2D probablemente es solo uno de muchos boruros metálicos 2D que se pueden realizar experimentalmente. La investigación futura en esta nueva familia de materiales podría tener aplicaciones que van desde el almacenamiento de energía electroquímica hasta la tecnología de información cuántica.
Este descubrimiento se produce poco después de otro avance relacionado con el boro por el mismo equipo teórico de Rice. En un estudio separado publicado en ACS Nano, los investigadores demostraron que el borofeno puede formar uniones laterales de alta calidad con grafeno y otros materiales 2D, ofreciendo un mejor contacto eléctrico que incluso el oro. Esta yuxtaposición de hallazgos resalta tanto la promesa como el desafío de trabajar con el boro a escala atómica, dado que su versatilidad permite estructuras sorprendentes pero también complica su control.
Las imágenes obtenidas durante la investigación inicial presentaron patrones complejos, lo que llevó a los científicos a una interpretación exhaustiva. Yakobson destacó que, aunque los resultados fueron inesperados al principio, finalmente se logró una comprensión lógica: el boruro metálico se había sintetizado efectivamente, lo que permite avanzar en la ciencia de materiales.
