Decodificar el proceso de crecimiento del nitruro de boro hexagonal (hBN), un material 2D, y sus nanoestructuras en capas metálicas podría conducir a una electrónica más eficiente y soluciones energéticas más limpias, según una nueva investigación universitaria. Y podría allanar el camino para la producción de sustancias químicas verdes. en surrey
El hBN, de solo un átomo de espesor, a menudo apodado “grafeno blanco”, es un material ultrafino y ultraelástico que bloquea las corrientes eléctricas, soporta temperaturas extremas y resiste daños químicos. Su versatilidad única lo convierte en un componente invaluable en la electrónica avanzada, donde puede proteger microchips delicados y permitir el desarrollo de transistores más rápidos y eficientes.
Un paso más allá, los investigadores también demostraron la formación de HBN nanoporoso, un material novedoso con huecos estructurales que permite la adsorción selectiva, una catálisis mejorada y una funcionalidad mejorada, ampliando enormemente sus posibles aplicaciones ambientales. Esto incluye el desarrollo de sistemas energéticos avanzados que incluyan detección y filtrado de contaminantes, así como catalizadores electroquímicos para el almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible.
El Dr. Marco Sacchi, autor principal del estudio y profesor asociado de la Escuela de Química e Ingeniería Química de Surrey, dijo:
“Nuestra investigación arroja luz sobre los procesos a escala atómica que gobiernan la formación de este extraordinario material y sus nanoestructuras. Al comprender estos procesos, podemos diseñar materiales con una precisión sin precedentes, optimizando sus propiedades para muchas tecnologías revolucionarias”.
Trabajando en colaboración con la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) de Austria, el equipo, dirigido por el Dr. Marco Sacchi, con trabajo teórico realizado por el Dr. Anthony Payne y el Dr. Newby Xavier, combinó la teoría funcional de la densidad y el modelado microcinético para mapear el crecimiento de hBN a partir del precursor de borazina su proceso, examinando procesos moleculares básicos, como difusión, descomposición, adsorción y desorción, polimerización y deshidrogenación. Este método les permitió crear un modelo a escala atómica que permitía que el material creciera a cualquier temperatura.
Los conocimientos de las simulaciones teóricas se alinean estrechamente con las observaciones experimentales del grupo de investigación de Graz, lo que sienta las bases para una producción controlada y de alta calidad de hBN con diseños y funcionalidades específicos.
El Dr. Anton Tamtogl, investigador principal del proyecto en TU Graz, dijo:
“Los estudios anteriores no han considerado todo este intermedio o un espacio de parámetros tan grande (temperatura y concentración de partículas). Creemos que esto será útil para el crecimiento de la deposición química de vapor de hBN en otros sustratos metálicos, así como para la síntesis de nanoporos o estructuras funcionales nanoporosas.”
El estudio fue publicado pequeñoCon investigación apoyada por el Consorcio de Química de Materiales HPC del Reino Unido y el Fondo Científico de Austria.