Un equipo internacional de investigadores, liderado por científicos de materiales de la Universidad Rice, ha realizado un avance significativo en la creación de materiales 2D híbridos, al integrar químicamente dos materiales bidimensionales fundamentalmente diferentes: el grafeno y el vidrio de sílice. Este nuevo compuesto, denominado glaphene, podría marcar un hito en la evolución de la electrónica, la fotónica y la tecnología cuántica, según un estudio publicado en la revista Advanced Materials.
El grafeno, conocido por su excepcional dureza y conductividad, ha sido durante mucho tiempo objeto de estudio por su potencial en diversas aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, la combinación de materiales 2D ha sido un desafío, ya que las capas suelen apilarse sin interacciones significativas entre ellas. En este contexto, los investigadores de Rice han logrado no solo apilar las capas, sino también integrarlas de manera que los electrones puedan moverse entre ellas, creando nuevas propiedades que no se encuentran en los materiales por separado.
Un método innovador para la creación de glaphene
Para desarrollar glaphene, el equipo empleó un método de dos pasos y una sola reacción, utilizando un precursor químico líquido que contenía tanto silicio como carbono. Mediante la regulación de los niveles de oxígeno durante el calentamiento, primero se cultivó grafeno y luego se ajustaron las condiciones para favorecer la formación de una capa de sílice. Este proceso requirió la construcción de un aparato personalizado de alta temperatura y baja presión, desarrollado en colaboración con Anchal Srivastava, profesor visitante de la Universidad Hindú de Banaras en India.
Sathvik Iyengar, estudiante de doctorado y primer autor del estudio, explicó que el resultado es un verdadero híbrido que presenta nuevas propiedades electrónicas y estructurales. La investigación ha revelado que, a diferencia de las apilaciones convencionales de materiales 2D, donde las capas están débilesmente unidas, en el glaphene las capas se entrelazan de manera más robusta, lo que permite que los electrones fluyan entre ellas, generando comportamientos innovadores.
En su análisis, el equipo utilizó la espectroscopía Raman, una técnica que permite detectar cómo vibran los átomos a través de cambios sutiles en la luz láser dispersada. Los resultados mostraron señales que no coincidían ni con el grafeno ni con el vidrio de sílice, lo que sugiere una interacción más profunda entre las capas. Esta anomalía llevó a los investigadores a colaborar con expertos en espectroscopía y simulaciones cuánticas para confirmar las interacciones únicas en el material.
El descubrimiento de glaphene no solo es relevante por sí mismo, sino que también establece un nuevo paradigma en la combinación química de materiales 2D, lo que podría facilitar el desarrollo de materiales personalizados desde cero. Pulickel Ajayan, profesor de ingeniería y ciencia de materiales en Rice, destacó que la investigación refleja un principio fundamental: la verdadera innovación ocurre en la intersección de ideas que, a menudo, son consideradas incompatibles.
Este avance, resultado de un esfuerzo colaborativo entre diversas instituciones y expertos de todo el mundo, subraya la importancia de la cooperación internacional en la ciencia y la tecnología. A medida que la comunidad científica continúa explorando las posibilidades de los materiales 2D, el glaphene se perfila como una prometedora herramienta para el desarrollo de tecnologías de próxima generación, reforzando la necesidad de inversión y apoyo en la investigación científica.
