Investigadores de la Universidad de Rice han descubierto que un nuevo material de carbono bidimensional, conocido como carbono amorfo en monolayer (MAC, por sus siglas en inglés), es ocho veces más resistente que el grafeno y muestra una notable resistencia a las fracturas. Este hallazgo, publicado en la revista Matter, aborda un problema que ha preocupado a los científicos de materiales durante años: la propagación de grietas en materiales que, aunque son extremadamente fuertes, pueden fracturarse de manera repentina.
El grafeno, derivado del carbono, ha sido aclamado por sus propiedades excepcionales, pero su estructura cristalina ordenada lo hace vulnerable a fallas. Por el contrario, el MAC, que fue sintetizado recientemente por el grupo de Barbaros Özyilmaz en la Universidad Nacional de Singapur, combina regiones cristalinas y amorfas, lo que le confiere una robustez singular. Esta estructura compuesta permite que el MAC absorba más energía antes de romperse, lo que representa un avance significativo en el diseño de materiales bidimensionales.
Innovación en Materiales Bidimensionales
Gracias a su diseño único, el MAC evita que las grietas se propaguen fácilmente, lo cual es un descubrimiento alentador para el campo de los materiales 2D. Estos materiales han abierto un abanico de posibilidades para innovaciones en electrónica, almacenamiento de energía, sensores avanzados y tecnologías portátiles. Sin embargo, la fragilidad de estos materiales ha limitado su aplicación en el mundo real. La investigación actual sugiere que el uso de un enfoque de diseño compuesto podría ser una estrategia efectiva para aumentar la resistencia de otros materiales bidimensionales.
Los investigadores de Rice utilizaron pruebas de tensión in situ dentro de un microscopio electrónico de barrido para observar la formación y propagación de grietas en tiempo real, lo que les permitió entender cómo la estructura del MAC resiste este fenómeno. Además, el grupo liderado por Markus Buehler en el Instituto Tecnológico de Massachusetts realizó simulaciones de dinámica molecular para profundizar en cómo la mezcla de regiones cristalinas y amorfas influye en la energía de fractura.
Este avance en la investigación de materiales no solo tiene implicaciones para la ciencia de materiales, sino que también podría transformar la forma en que se diseñan y fabrican productos en diversas industrias. A medida que se continúan explorando las posibilidades de los materiales 2D, la resistencia y durabilidad se convierten en factores clave que podrían facilitar la implementación de tecnologías más avanzadas y eficientes.
