Fabricación de esferas huecas a base de nano-ZSM-22 con estructura jerárquica de nano y mesoporos

Se prepararon esferas huecas con estructura jerárquica de poros (nano y mesoporos) a base de zeolita tipo ZSM-22 mediante síntesis hidrotermal en dos etapas. En la primera etapa, se cristalizaron nanovarillas de ZSM-22 caracterizadas por sus nanoporos intracristalinos. En la segunda, asistiéndose con bromuro de cetil trimetil amonia (CTAB)  y floruro de potasio (KF) y reduciendo la temperatura de cristalización, las nanovarillas se autoensamblaron para producir esferas huecas con mesoporos intercristalinos. La formación autoensamblada de estas esferas huecas de ZSM-22 posiblemente se debe a la naturaleza y la gran área superficial de las fronteras de grano de las nanovarillas de ZSM-22 que permitió el acomodo isotrópico observado.

Los resultados se publicaron recientemente en Materials Letters.

La influencia de los defectos del sustrato hBN sobre la orientación de crecimiento del MoS2

La creación de materiales 2D para uso en la electrónica es un desafío que persiste por la dificultad de escalarlos a un tamaño útil como el de las obleas empleadas en la industria. Muchos de estos materiales 2D, al ser depositados epitaxialmente sobre sustratos polares, crecen inevitablemente en nanodominios con orientaciones opuestas. En particular, al depositar una capa de MoS₂ sobre un sustrato como el zafiro, por su estructura cristalina, el MoS₂ forma dominios triangulares que se orientan con la misma probabilidad en direcciones opuestas. Cuando los triángulos se encuentran, sus fronteras operan como defectos que reducen las propiedades electrónicas y ópticas del cristal. 

            

Empleando cálculos de primeros principios, investigadores de Penn State University, EUA, desarrollaron un método que permitirá mejorar la calidad de materiales 2D. Encontraron que si una monocapa de MoS₂ es crecida sobre una monocapa de nitruro de boro hexagonal (hBN), los triángulos se orientan de manera preferencial, ya que los átomos de Mo se anclan en las vacancias del hBN. El control de la orientación de  las estructuras triangulares se verificó experimentalmente por microscopía electrónica de barrido y de transmisión con corrección de aberración. Las investigaciones en este campo continúan para lograr la síntesis escalable de semiconductores 2D.

Los resultados fueron publicados recientemente en Physical Review B

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Baterías con ánodo auto-pulido de litio metálico sobre nanofibras de carbono

En la fabricación de baterías que generen alta energía y que operen con larga duración, persiste el problema de estabilizar la estructura del ánodo metálico de litio de tal manera que se evite la formación de estructuras dendríticas. Esta falla se debe a procesos complejos que implican la degradación acelerada del ánodo por el agotamiento del electrolito y del litio metálico.

Investigadores de China y de EUA reportan la estructura de un ánodo compuesto de litio y nanofibras de carbono mesoporoso y un cátodo de óxido de cobalto-manganeso-niquel-litio con alto contenido de niquel. El diseño del ánodo, que posee la propiedad de auto-pulido, mejora la relación de las capacidades de carga entre los electrodos negativo y positivo así como la relación entre el peso del electrolito y la capacidad de carga. La alta estabilidad del ánodo se debe a que las nanofibras de carbono mesoporoso están funcionalizadas con aminas que evitan el crecimiento dendrítico durante el depósito de litio. 

La celda genera una densidad de energía de 350-380 Wh/kg1 y con estabilidad de hasta 200 ciclos. Este rendimiento cumple con las condiciones de operación que se requieren para baterías de litio recargables de alta energía.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Nature Nanotechnology.

Fabricación de nanocubos huecos de AuAg con superficie abierta en las esquinas para el transporte de nanomateriales

Las nanoestructuras huecas tienen el potencial de almacenar, transportar y liberar moléculas y nanopartículas, siempre que puedan sintetizarse con las características y funcionalidades apropiadas de la superficie. Tales nanoenvases son de gran interés para aplicaciones biomédicas, ópticas y catalíticas debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas relacionadas con la geometría. Sin embargo, sigue siendo difícil controlar con precisión la forma del hueco y las aperturas en la superficie.

Atendiendo este reto, investigadores de Estados Unidos y China, desarrollaron una estrategia fácil de un solo paso para sintetizar nanoenvases de AuAg que consisten en nanocubos huecos con aperturas en las esquinas. Los nanoenvases se crearon a partir de nanocubos de plata sólida de 100 nm por lado con esquinas muy bien definidas. Los nanocubos de Ag se dispersaron en una solución de cloruro de cetilpiridinio, que evita la aglomeración y actúa como surfactante crucial para que las aperturas que se formen en el proceso se localicen en las esquinas del cubo hueco. 

Tres horas después de mezclarse a temperatura ambiente con ácido cloroaúrico (HAuCl₄), se logra, por una reacción de reemplazo galvánico, que un átomo de oro sustituya a tres átomos de plata. El producto final es una aleación de AuAg monocristalina de morfología cúbica formada por tres cintas que se envuelven ortogonalmente alrededor de un cubo virtual y que muestra aperturas en las esquinas.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista ACS Central Science

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