Crean un nuevo modelo químico de doble capa de grafeno con mayores propiedades semiconductoras

El catedrático de Química Física de la Universidad de Málaga Juan Casado Cordón considera al grafeno -lámina infinita de átomos de carbono- como uno de los grandes descubrimientos de los últimos veinte años debido a sus “propiedades únicas” como son la alta conductividad eléctrica y térmica o su gran flexibilidad y, a la vez, resistencia. Cualidades que se convierten en excepcionales, según explica, con una evolución hallada recientemente consistente en unir dos copas de este material -bicapa de grafeno-.

Investigadores de la Universidad de Málaga, liderados por Casado Cordón, y de la Universidad Complutense, bajo la coordinación del catedrático Nazario Martín, han dado un paso más y han creado, de forma inédita, un modelo molecular de doble capa de grafeno capaz de controlar la rotación, lo que permite, a su vez, controlar la conductividad y alcanzar “propiedades semiconductoras potencialmente espectaculares”. Puedes escuchar la entrevista completa al catedrático Juan Casado que realizó COPE Málaga en el audio de portada de esta noticia.

El resultado es una nueva molécula modelo bicacapa de grafeno. “Mediante el diseño de nanografenos moleculares unidos covalentemente podemos simular la búsqueda del ángulo mágico entre láminas grafenoides, que es donde se consigue la semiconductividad, una propiedad clave para, por ejemplo, la construcción de transistores, que son las unidades básicas de los ordenadores”, explica este científico de la Facultad de Ciencias. El hallazgo ha sido publicado en la revista científica ‘Nature Chemistry’.

Mayor eficiencia y durabilidad  

Además, este modelo desarrollado en la UMA y UCM, permite la formación de enlace iónico entre moléculas orgánicas -un átomo domina a otro en la separación de carga-, cuando en la inmensa mayoría de casos estudiados en moléculas orgánicas hasta el momento se opta por un enlace compartido o covalente. “El descubrimiento de un estado de la materia metaestable y perdurable en el tiempo con transferencia de electrones es un caso único entre moléculas de carbono”, asegura Casado Cordón, quien añade que este es un ejemplo único de molécula ‘mecano-cuántica’ con enlace molecular electrostático ‘pre-cuántico’ si se desea o ‘clásico’ por su carácter culómbico.

Así, esta investigación sienta las bases para la creación de moléculas artificiales capaces de mimetizar la eficiencia de los procesos fotosintéticos -convertir la energía de la luz en energía electrostática y luego química-, ya que la bicapa de nanografeno diseñada, como consecuencia de la transferencia electrónica, mimetiza las moléculas biológicas involucradas en la fotosíntesis, lo que permitiría, en un futuro, hacer aplicaciones fotovoltaicas artificiales bajo diseño.

‘Synthesis of zwitterionic open-shell bilayer spironanographenes’ es un trabajo de más de tres años de duración, en el que, junto al catedrático Juan Casado Cordón, también han participado los científicos del Departamento de Química Física la Universidad de Málaga Samara Medina, que se ha ocupado de la parte experimental, y Daniel Aranda, encargado de modelizar teóricamente el proceso de transferencia de carga. Asimismo, forman parte de este estudio laboratorios internacionales de Japón y Singapur e investigadores de la Universidad Complutense de Madrid encabezados por el profesor Nazario Martín, Premio Nacional de Investigación Enrique Moles, en Ciencias y Tecnologías Químicas 2020.