• Universitat de València

• Christian Dolle

Els materials laminars 2D presenten un gran interés científic a causa de les seues propietats físiques i químiques. Aquests materials podrien ser prometedors, no sols per a aplicacions (opte)electròniques, sinó també per a catàlisis, emmagatzematge d'energia o aplicacions biològiques.

Entre tots els materials laminars ultrafins, els formats per elements del grup del nitrogen o pnictògens ocupen un lloc destacat ja que les seues propietats poden complementar o fins i tot superar en alguns casos a les del grafé, el material 2D més conegut. D'entre aquests elements és especialment destacable el bismut (Bi), ja que és un semimetall amb unes propietats fisicoquímiques molt interessants, per exemple: té una gran capacitat d'emmagatzematge de metalls alcalins, una toxicitat molt baixa, posseeix un elevat acoblament espín-òrbita o un considerable diamagnetisme.

No obstant això, la generació d'aquests materials laminars representa un gran desafiament ja que la formació de capes fines anisotròpiques és cada vegada més complicada conforme es descendeix en els elements de la taula periòdica. Els mètodes que existeixen actualment, com ara el creixement epitaxial o l'exfoliació en fase líquida, condueixen a la formació de xicotetes nanopartícules de diferent grandària i gran polidispersió.

Existeix, per tant, la necessitat de disposar de procediments eficients de síntesis de pnictògens 2D d'alta qualitat, i de bismut en particular donades les seues especials propietats, que permeten controlar el creixement i morfologia de les capes i que siguen fàcilment escalables.

Personal investigador d'Universitat de València (ICMOL) ha desenvolupat un mètode de síntesi col·loidal per a l'obtenció de cristalls 2D de bismut, basat en una reducció fotocatalítica d'un complex organometàlic de Bi(III).

Aquest mètode de síntesi permet obtindre un material 2D de bismut, també anomenat bismutè. L'estructura laminar d'aquest material està formada per dues capes exteriors de molècules orgàniques que contenen àtoms de sofre i una capa interior formada per una xarxa cristal·lina d'àtoms de Bi(0). Aquestes estructures presenten interessants característiques per a aplicacions d'emmagatzematge d'energia, metgesses, catàlisis o propietats topològiques, entre altres.

Alguns exemples d'aplicacions per al bismut 2D poden ser:

• En energia, com a elèctrode en bateries d'ió sodi.
• En medicina, com a agent de contrast.
• En aplicacions electròniques, com a material amb propietats topològiques.
• En catàlisi química, formant part de l'estructura en materials porosos.

Els principals avantatges d'aquest nou mètode de síntesi per a materials laminars 2D de bismut són:

• Senzillesa i facilitat de producció de materials laminars ultrafins.
• Permet controlar la grandària, el gruix i l'orientació del pla dels cristalls obtinguts.
• Escalabilitat, permet obtindre cristalls 2D de bismut en grans quantitats amb característiques i propietats reproduïbles.

A més, el material resultant, bismutè, presenta diferents avantatges respecte a altres materials laminars d'elements del grup 15, com són:

• Elevada estabilitat enfront de l'oxidació.
• Permet la incorporació de grups funcionals a la seua estructura, permetent la possibilitat de noves propietats i funcionalitats.

• Patent sol·licitada