Investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) han diseñado un nuevo método para crear MXenos, los materiales ultradelgados utilizados en aplicaciones tecnológicas de próxima generación, con un orden atómico casi perfecto. Al sustituir el tradicional grabado químico por un proceso de sales fundidas y vapor de yodo, el equipo eliminó eficazmente el desorden superficial que anteriormente obstaculizaba el flujo de electrones.
Los MXenos, compuestos por capas apiladas de metales de transición y carbono o nitrógeno, se habían visto limitados por la disposición caótica de los átomos en sus superficies. Hasta ahora, los científicos dependían del grabado químico, que dejaba tras de sí una mezcla aleatoria de oxígeno, flúor o cloro.
«Este desorden atómico limita el rendimiento porque atrapa y dispersa los electrones, de forma muy parecida a como los baches ralentizan el tráfico en una autopista», explicó el Dr. Dongqi Li, de la TU Dresden.
Síntesis de precisión mediante el método GLS
La nueva técnica, denominada método GLS, permite a los investigadores controlar los átomos de halógeno adheridos a la superficie del material. Utilizando fases MAX sólidas combinadas con sales fundidas y vapor de yodo, el equipo logró producir láminas de MXeno limpias y ordenadas a partir de ocho materiales base diferentes.
Esta precisión estructural condujo a mejoras drásticas en el rendimiento. En pruebas centradas en el MXeno de carburo de titanio, el equipo observó un aumento de 160 veces en la conductividad macroscópica y un incremento de 13 veces en la conductividad de terahercios. La movilidad de los portadores de carga también mejoró casi cuatro veces.
«Los resultados fueron sorprendentes», afirmó Li. «La variante de MXeno terminada en cloro mostró un aumento de 160 veces en la conductividad macroscópica y una mejora de 13 veces en la conductividad de terahercios en comparación con el mismo material fabricado mediante métodos tradicionales».
Más allá de la conductividad bruta, la capacidad de adaptar la composición superficial ofrece un potencial significativo para aplicaciones específicas. Los investigadores señalaron que los MXenos terminados en cloro muestran una fuerte absorción en el rango de 14-18 GHz, mientras que las variantes basadas en bromo y yodo responden a frecuencias diferentes.
Esta personalización podría servir de base para el desarrollo de recubrimientos avanzados que absorben el radar y para el blindaje electromagnético. El Dr. Mahdi Ghorbani-Asl, del HZDR, señaló que estos hallazgos proporcionan un camino claro a seguir para la ciencia de materiales.
«Al combinar la teoría con nuestra capacidad experimental para controlar con precisión las terminaciones superficiales, abrimos una nueva vía hacia MXenos con mayor estabilidad y propiedades funcionales personalizadas», declaró Ghorbani-Asl. El equipo planea seguir experimentando con sales de haluros mixtas para perfeccionar aún más el comportamiento electrónico y óptico del material.
