Un nuevo material que sustituye al grafeno: Científicos logran un descubrimiento revolucionario en la clase de los MXene

Se ha producido un avance tecnológico muy esperado en el ámbito de la ciencia de materiales. Investigadores del Instituto de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Ningbo de la Academia de Ciencias de China y de la Universidad de Zhejiang han logrado crear por primera vez en el mundo un material MXene bidimensional de lantánidos. Publicado en la revista Nature, se espera que este descubrimiento cambie por completo el futuro de la electrónica moderna y de las tecnologías informáticas. Así lo informa Ixbt.com informa .

Si el grafeno consta de una capa de carbono del grosor de un átomo, los MXene son capas ultra-delgadas similares, pero que contienen metales de transición (titanio, vanadio, niobio, etc.) así como carbono o nitrógeno. El principal logro de los científicos es que han conseguido combinar por primera vez en un solo material dos propiedades que antes no aparecían juntas en la clase de los MXene: la semiconductividad y el ferromagnetismo.

Hasta ahora, aunque la mayoría de los materiales MXene conocidos poseían una alta conductividad eléctrica, no eran aptos para dispositivos que requirieran controlar simultáneamente las propiedades eléctricas y magnéticas. Según la información de Ixbt.com, este nuevo descubrimiento elimina precisamente dicha limitación, permitiendo controlar por igual el flujo de electrones y su estado magnético.

Tecnología de « tijeras químicas » y proceso de síntesis

Para lograr este resultado, los investigadores desarrollaron un nuevo método de síntesis denominado « tijeras químicas ». Este enfoque permite « cortar » la estructura cristalina a nivel atómico, es decir, seleccionar, eliminar, reemplazar o reposicionar capas de átomos individuales. Como resultado, los científicos pueden ensamblar el material como un juego de construcción y dotarlo de propiedades predeterminadas.

El proceso consta de dos etapas: primero, un metal del grupo de los lantánidos reacciona con un halogenuro de cobre. Luego, a alta temperatura, este compuesto interactúa con el grafito para formar una nueva estructura en capas donde los átomos de metal, carbono y halógeno se disponen alternadamente. Las pruebas confirmaron plenamente las propiedades ferromagnéticas estables del material.

Spintónica y futuros dispositivos

La creación de este nuevo material es de gran importancia, especialmente para el campo de la spintónica. A diferencia de la microelectrónica tradicional, la spintónica utiliza no solo la carga del electrón, sino también su espín (momento magnético). Esto sirve para hacer que los dispositivos sean más rápidos, compactos y eficientes energéticamente.

Según los científicos, este nuevo material MXene podría utilizarse en las siguientes áreas:

• Procesadores lógicos de alto rendimiento;
• Sistemas de comunicación de alta frecuencia y tecnologías 6G;
• Elementos de memoria de nueva generación y sensores magnéticos;
• Componentes para ordenadores cuánticos.

Los autores del estudio destacan que el método de las « tijeras químicas » es universal y que en el futuro permitirá crear toda una nueva familia de materiales cuyas propiedades ópticas, magnéticas y eléctricas estén programadas de antemano. Para países que aspiran a la modernización tecnológica, tales descubrimientos fundamentales son importantes porque establecerán nuevos estándares en la industria de los semiconductores.