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Plumbene finalmente se sintetizó gracias a un equipo en Japón

Plumbene finalmente se sintetizó gracias a un equipo en Japón

El grafeno tiene un nuevo primo gracias a un grupo de científicos de la Universidad de Nagoya. Por primera vez en la historia, han podido sintetizar con éxito un material anteriormente puramente teórico llamado Plumbene.

Este desarrollo podría tener implicaciones de amplio alcance para los aisladores topológicos en un futuro no muy lejano.

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¿Qué es Plumbene?

Plumbene es un material de nido de abeja bidimensional a base de plomo (Pb) que, hasta ahora, era puramente teórico. Aparentemente similar al grafeno en estructura, Plumbene podría proporcionar un robusto aislante topológico bidimensional del futuro.

Un aislante topológico es, según Wikipedia, cualquier material con "orden topológico protegido por simetría no trivial que se comporta como un aislante en su interior pero cuya superficie contiene estados conductores, lo que significa que los electrones solo pueden moverse a lo largo de la superficie del material".

A diferencia de otros (el grafeno, por ejemplo), Plumbene debería, según los investigadores, poder exhibir el efecto Hall de giro cuántico por encima de la temperatura ambiente. Por esta razón, se ha considerado que encontrar un método confiable y barato para sintetizar Plumbene es un objetivo importante de la investigación en ciencia de materiales.

El arte imita la vida, así se dice

Un equipo de investigación de la Universidad de Nagoya ha podido crear Plubmene recociendo (calentando y enfriando lentamente) una película ultrafina de plomo (Pb) en paladio Pd (111). Mediante el uso de este método, pudieron crear un material de superficie con la estructura de panal de abeja característica de una monocapa 2D, como lo reveló la microscopía de túnel de barrido (STM).

Pero también se sorprendieron al descubrir que debajo del Plumbene también se formó una película delgada de aleación de paladio y plomo (Pd-Pb). Esta película tenía una estructura de burbujas que recuerda a una estructura de Weaire-Phelan que divide el espacio en celdas de igual volumen con la menor superficie total de paredes entre ellas.

Esto, dicen los investigadores, ayuda a resolver el "problema de Kelvin".

Este tipo de estructura tiende a usarse para representar una espuma idealizada de burbujas de igual tamaño. La estructura fue ideada por primera vez en 1993 por el físico Denis Weaire del Trinity College de Dublín.

Esta estructura también fue la inspiración detrás de los Juegos Olímpicos de Beijing 2008 Centro Acuático Nacional de Beijing también conocido como "Cubo de agua".

El líder de la investigación, el profesor Junji Yuhara, se apresuró a señalar que esta no es la primera vez que la arquitectura se inspira en el trabajo de los científicos de materiales.

"El arquitecto Buckminster Fuller diseñó la esfera geodésica para la Exposición Universal de 1967 en Montreal, y más tarde el Buckminster Fullerene, C60, recibió su nombre". - señaló.

"Tanto el plumbene como el 'nano cubo de agua' son una hermosa adición al Nano Nature World. Los edificios de los Juegos Olímpicos de Tokio 2020, los Juegos Olímpicos de París 2024, la Expo 2020 Dubai, la Expo 2023 Buenos Aires, la Expo 2025 Osaka, etc., pueden También volverá a ser el centro de atención como futuros nuevos materiales ”, añadió.

¿Por qué es importante Plumbene?

Los materiales 2-D que están hechos de elementos del Grupo 14 de la Tabla Periódica son ampliamente considerados por los científicos de materiales como candidatos ideales como aislantes topológicos.

Plumbene, por ejemplo, ha generado mucha atención porque tiene la mayor interacción espín-órbita de todas. Esto se debe a la estructura de electrones orbitales de Pb que debería dar a Plumbene la mayor banda prohibida de energía para todos los elementos del Grupo 14.

La creación de este material podría tener implicaciones de amplio alcance para el desarrollo de futuros aislantes topológicos.

"El advenimiento de Plumbene", comenta el profesor Yuhara, "ha sido muy esperado y se produce después de la creación de Silicene en 2012, Germanene en 2014 y Stanene en 2015. Sin duda, lanzará una avalancha de aplicaciones". - dijo Yuhara.

Este estudio se publicó originalmente a principios de este mes en la revistaMateriales avanzados.


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