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- Las monocapas de dicalcogenuros de metales de transición (TMD) son un tipo de nanomateriales de un grosor de tan solo 3 átomos, es decir, unos pocos Ángstroms, mientras que las otras dos dimensiones varían desde unos pocos cientos de nanómetros hasta superar las micras. Se está estudiando incrementar el tamaño hasta el nivel macroscópico. Los TMDs se representan mediante la fórmula genérica MX2, donde M y X son átomos. M es un metal de transición (Mo, W, etc.) y X un calcogenuro (S, Se, o Te). Los átomos M se disponen en un plano. Este plano está rodeado por otros dos planos de X unidos a través de un enlace covalente a M. Es decir, Los TMDs son materiales que se presentan en dos dimensiones, en 2D, tal y como se representan en la figura Estructura hexagonal de monocapas de TMDs. La distribución de estos 3 planos (X-M-X) puede variar, obteniendo en muchos casos, estructuras con celas unidades tetragonales (T), hexagonales (H) u octaédricas, siendo la primera metálica y las otras dos semiconductoras en la mayoría de los TMDs. De entre todos los TMDs, el MoS2 es el más abundante e investigado, sólo tiene un espesor de 6.5 Å y suele usarse cómo TMDs representativo. Estos materiales poseen características muy particulares de interés en nanotecnología y conversión de energía. Por ejemplo, el WTe2 posee magnetoresistencias gigantes y superconductividad. Suelen ser muy resistentes, estables, poseen una gran movilidad de carga y pueden absorber y emitir (fluorescencia ) y grandes cantidades de luz. Además, en los últimos años se ha estado estudiado el carácter electrón donor-aceptor que estos materiales tienen tras combinarlos con diferentes compuestos orgánicos, provocando una variación controlada de las propiedades intrínsecas de los TMDs En el mundo real, las monocapas son muy difíciles de obtener y se suele trabajar con oligocapas (1-10 capas). La cantidad media de oligocapas es fácilmente distinguible por varias técnicas. (Espectroscopia de UV-vis, Raman o TEM) Suelen ser materiales insolubles en cualquier disolvente, sobre todo, la fase semiconductora. Para solucionar este problema, se suele añadir agentes tensoactivos en agua o dispersar tras un proceso de sonicación intenso los TMDs en disolventes apropiados, tales como N,N-dimetilformamida (DMF) o N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP). En los últimos años, la solubilidad de estos materiales se ha incrementado mucho tras someterlos a un proceso de funcionalización. Algunos compuestos voluminosos como el terc-Butilo o etilenglicol han demostrado ser tremendamente efectivos, superando concentraciones de 1 mg/ml. Hace unos años, el grafeno demostró que los materiales 2D tienen diferentes propiedades en comparación con sus homólogos en 3D. Esto propició el estudio del resto de materiales 2D. Al igual que el grafito, los TMDs están formados por monocapas unidas entre sí por las fuerzas de Van der Waals, formando multicapas, de igual modo que un libro está formado por una gran cantidad de hojas. Las monocapas de TMDs tienen propiedades que son claramente diferentes de las del grafeno semimetal, obteniendo propiedades que van desde cráter metálico a semiconductor:
* Las monocapas H de MoS2, , , , tienen una band gap directa, mientras que las multicapas sólo poseen una band gap indirecta. Las monocapas poseen un alto rendimiento cuántico, emitiendo gran cantidad de luz. Se está investigando su uso en nanotecnología como transistores, LEDs y en detectores.
* Las monocapas (o un número impar de oligocapas) de los TMDs, no tienen eje de inversión, generando un nuevo grado de libertad, concretamente el k-índice de valle, siendo de importancia en física, en el capo nombrado cómo
* El fuerte enlace espín-órbita en monocapas de TMD (por ejemplo, ) tiene la ventaja de separar espines en centenares de meV en la banda de valencia y unos cuantos meV en la banda de conducción.
* El enlace espín-órbita de MoS2 promete ser un material útil para aplicaciónes espintrónicas.
* Curiosamente, el band gap de los TMDs se encuentra en el espectro visible (300-600 nm) absorbiendo una gran cantidad de luz en regiones cercanas al band gap directo e indirecto. Esto permite a los TMDs absorber una gran cantidad de energía. Los TMDs aspiran a ser tan notorios como el grafeno tras el descubrimiento de su band gap directa, sus gran densidad de carga y sus propiedades valletrónicas. En ocasiones se suele combinar un tipo de TMDs (eg. MoS2) con otro (eg. WS2) u otros materiales 2D como el grafeno o nitruro de boro para hacer a través de fuerzas de van der Waals. Estas heteroestructuras necesitan ser optimizadas para el desarrollo de transistores, células solares, LEDs, fotodetectores, células de combustible de calidad. Algunos de estos dispositivos se utilizan en nuestra vida diaria y utilizar monocapas de TMDs puede dar lugar a la fabricación de dispositivos más pequeños, más baratos y más eficaces. Otras de sus propiedades todavía están siendo desarrolladas y prometen tener un impacto enorme en la tecnología. (es)
- Las monocapas de dicalcogenuros de metales de transición (TMD) son un tipo de nanomateriales de un grosor de tan solo 3 átomos, es decir, unos pocos Ángstroms, mientras que las otras dos dimensiones varían desde unos pocos cientos de nanómetros hasta superar las micras. Se está estudiando incrementar el tamaño hasta el nivel macroscópico. Los TMDs se representan mediante la fórmula genérica MX2, donde M y X son átomos. M es un metal de transición (Mo, W, etc.) y X un calcogenuro (S, Se, o Te). Los átomos M se disponen en un plano. Este plano está rodeado por otros dos planos de X unidos a través de un enlace covalente a M. Es decir, Los TMDs son materiales que se presentan en dos dimensiones, en 2D, tal y como se representan en la figura Estructura hexagonal de monocapas de TMDs. La distribución de estos 3 planos (X-M-X) puede variar, obteniendo en muchos casos, estructuras con celas unidades tetragonales (T), hexagonales (H) u octaédricas, siendo la primera metálica y las otras dos semiconductoras en la mayoría de los TMDs. De entre todos los TMDs, el MoS2 es el más abundante e investigado, sólo tiene un espesor de 6.5 Å y suele usarse cómo TMDs representativo. Estos materiales poseen características muy particulares de interés en nanotecnología y conversión de energía. Por ejemplo, el WTe2 posee magnetoresistencias gigantes y superconductividad. Suelen ser muy resistentes, estables, poseen una gran movilidad de carga y pueden absorber y emitir (fluorescencia ) y grandes cantidades de luz. Además, en los últimos años se ha estado estudiado el carácter electrón donor-aceptor que estos materiales tienen tras combinarlos con diferentes compuestos orgánicos, provocando una variación controlada de las propiedades intrínsecas de los TMDs En el mundo real, las monocapas son muy difíciles de obtener y se suele trabajar con oligocapas (1-10 capas). La cantidad media de oligocapas es fácilmente distinguible por varias técnicas. (Espectroscopia de UV-vis, Raman o TEM) Suelen ser materiales insolubles en cualquier disolvente, sobre todo, la fase semiconductora. Para solucionar este problema, se suele añadir agentes tensoactivos en agua o dispersar tras un proceso de sonicación intenso los TMDs en disolventes apropiados, tales como N,N-dimetilformamida (DMF) o N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP). En los últimos años, la solubilidad de estos materiales se ha incrementado mucho tras someterlos a un proceso de funcionalización. Algunos compuestos voluminosos como el terc-Butilo o etilenglicol han demostrado ser tremendamente efectivos, superando concentraciones de 1 mg/ml. Hace unos años, el grafeno demostró que los materiales 2D tienen diferentes propiedades en comparación con sus homólogos en 3D. Esto propició el estudio del resto de materiales 2D. Al igual que el grafito, los TMDs están formados por monocapas unidas entre sí por las fuerzas de Van der Waals, formando multicapas, de igual modo que un libro está formado por una gran cantidad de hojas. Las monocapas de TMDs tienen propiedades que son claramente diferentes de las del grafeno semimetal, obteniendo propiedades que van desde cráter metálico a semiconductor:
* Las monocapas H de MoS2, , , , tienen una band gap directa, mientras que las multicapas sólo poseen una band gap indirecta. Las monocapas poseen un alto rendimiento cuántico, emitiendo gran cantidad de luz. Se está investigando su uso en nanotecnología como transistores, LEDs y en detectores.
* Las monocapas (o un número impar de oligocapas) de los TMDs, no tienen eje de inversión, generando un nuevo grado de libertad, concretamente el k-índice de valle, siendo de importancia en física, en el capo nombrado cómo
* El fuerte enlace espín-órbita en monocapas de TMD (por ejemplo, ) tiene la ventaja de separar espines en centenares de meV en la banda de valencia y unos cuantos meV en la banda de conducción.
* El enlace espín-órbita de MoS2 promete ser un material útil para aplicaciónes espintrónicas.
* Curiosamente, el band gap de los TMDs se encuentra en el espectro visible (300-600 nm) absorbiendo una gran cantidad de luz en regiones cercanas al band gap directo e indirecto. Esto permite a los TMDs absorber una gran cantidad de energía. Los TMDs aspiran a ser tan notorios como el grafeno tras el descubrimiento de su band gap directa, sus gran densidad de carga y sus propiedades valletrónicas. En ocasiones se suele combinar un tipo de TMDs (eg. MoS2) con otro (eg. WS2) u otros materiales 2D como el grafeno o nitruro de boro para hacer a través de fuerzas de van der Waals. Estas heteroestructuras necesitan ser optimizadas para el desarrollo de transistores, células solares, LEDs, fotodetectores, células de combustible de calidad. Algunos de estos dispositivos se utilizan en nuestra vida diaria y utilizar monocapas de TMDs puede dar lugar a la fabricación de dispositivos más pequeños, más baratos y más eficaces. Otras de sus propiedades todavía están siendo desarrolladas y prometen tener un impacto enorme en la tecnología. (es)
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