![\"Representaci\u00f3n](\"https:\/\/wp2.rinconeducativo.org\/wp-content\/uploads\/2018\/02\/field_image_la-ingenieria-de-isotopos-ayuda-a-estudiar-las-fuerzas-de-van-der-waals_image_380.jpg\" "\\"Representaci\u00f3n")
<\/p>\nInvestigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera (CSIC) y cient\u00edficos franceses han comparado las propiedades f\u00edsicas de un cristal, el nitruro de boro hexagonal, seg\u00fan est\u00e9 integrado por is\u00f3topos puros de boro-10 o boro-11. De esta forma se ha observado por primera vez c\u00f3mo el cambio de un is\u00f3topo influye sobre los enlaces de van der Waals, fuerzas residuales que se establecen entre las capas at\u00f3micas.<\/p>\n
Las fuerzas de van der Waals, llamadas as\u00ed por el f\u00edsico holand\u00e9s Johannes Diderik van der Waals, son interacciones dependientes de la distancia entre \u00e1tomos o mol\u00e9culas. Estas fuerzas controlan las interacciones a muy corto alcance en numerosos sistemas f\u00edsicos y son las responsables de la cohesi\u00f3n entre las l\u00e1minas que conforman materiales 2D como el grafito o los dicalcogenuros de metales de transici\u00f3n.<\/p>\n
Ahora, un equipo de cient\u00edficos europeos han observado c\u00f3mo se modifican los enlaces de van der Waals entre capas at\u00f3micas en unos cristales isot\u00f3picamente puros de nitruro de boro (h-BN). <\/p>\n
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En concreto, han comprobado la variaci\u00f3n de estos enlaces dentro del h-BN en dos tipos de cristales compuestos por is\u00f3topos puros: boro-10 (10B) y boro-11 (11B). El trabajo, liderado por investigadores del Laboratorio Charles Coulomb de la Universidad de Montpellier (Francia) y en el que han participado los investigadores Lluis Art\u00fas y Ramon Cusc\u00f3 del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera (ICTJA-CSIC), se ha publicado en la revista Nature Materials.<\/p>\n
El h-BN es un compuesto laminar, en el cual los \u00e1tomos de nitr\u00f3geno (N) y boro (B) forman enlaces covalentes y se distribuyen a lo largo de un mismo plano formando panales hexagonales. El compuesto se forma a partir de la superposici\u00f3n de estas capas que est\u00e1n enlazadas por las fuerzas de van der Waals.<\/p>\n
Es la primera vez que se observa la influencia que tiene el cambio de un is\u00f3topo sobre este enlaces de van der Waals<\/p>\n
En la estructura at\u00f3mica de los cristales de nitruro de boro 'com\u00fan', un 20% de los \u00e1tomos de Boro que la componen pertenecen al is\u00f3topo 10 (10B) y el 80% restante al is\u00f3topo 11 (11B). En esta ocasi\u00f3n, los autores del estudio han sido capaces de hacer crecer dos clases de cristales de h-BN con una composici\u00f3n de is\u00f3topos de boro pura: los cristales de un tipo estaban compuestos por is\u00f3topos de 11B y los del otro tipo por 10B.<\/p>\n
Una vez crecidos los cristales, los investigadores han caracterizado los dos tipos cristales isot\u00f3picamente puros mediante varias t\u00e9cnicas: espectrop\u00eda raman, fotoluminiscencia y difracci\u00f3n de rayos X, compar\u00e1ndolos de forma sistem\u00e1tica con la muestra de h-BN est\u00e1ndar. Los investigadores han estudiado la vibraci\u00f3n de las redes at\u00f3micas del compuesto sometido a diferentes temperaturas en un intervalo comprendido entre -269\u00baC y 325\u00baC.<\/p>\n
El distinto comportamiento de las dos variantes isot\u00f3picamente puras de h-BN al variar la temperatura puede explicarse, seg\u00fan el estudio, asumiendo que los enlaces entre capas tipo van der Waals var\u00edan al modificarse el is\u00f3topo cati\u00f3nico. Medidas de fotoluminiscencia realizadas a muy baja temperatura han permitido observar tambi\u00e9n una variaci\u00f3n del gap o 'hueco' del compuesto al cambiar el is\u00f3topo.<\/p>\n
Asimismo, los investigadores han realizado estudios de difracci\u00f3n de rayos X con muy alta resoluci\u00f3n por medio de los cuales han detectado variaciones en la distribuci\u00f3n de las densidades electr\u00f3nicas alrededor de los n\u00facleos del \u00e1tomo de boro en funci\u00f3n de la variante isot\u00f3pica (10B o 11B), lo que corrobora seg\u00fan los autores la modificaci\u00f3n de las fuerzas de Van der Waals. <\/p>\n
El nitruro de boro hexagonal es un componente excelente para disipar el calor a trav\u00e9s de sus capas en dispositivos basados tambi\u00e9n en grafeno<\/p>\n
\u201cEs la primera vez que se observa la influencia que tiene el cambio de un is\u00f3topo sobre este tipo de enlaces\" explica el investigador del ICTJA-CSIC y coautor del estudio Llu\u00eds Art\u00fas y a\u00f1ade que \u201clos estudios experimentales realizados nos inducen a pensar que el hecho de haber cambiado el is\u00f3topo ha modificado tambi\u00e9n las fuerzas de van der Waals entre las distintas capas at\u00f3micas del compuesto, un comportamiento que puede ser extensible a otros materiales con estructura laminar\u201d.<\/p>\n
Seg\u00fan Art\u00fas, \u201ceste trabajo abre nuevas v\u00edas de investigaci\u00f3n para la comprensi\u00f3n te\u00f3rica de las interacciones de van der Waals y la influencia de su naturaleza no local en la fabricaci\u00f3n de heteroestructuras, pudi\u00e9ndose plantear en un futuro la realizaci\u00f3n de modificaciones 'a la carta' de las interacciones entre capas a partir de combinaciones isot\u00f3picas en los compuestos con estructura laminar, actualmente uno de los objetos prioritarios de investigaci\u00f3n en el campo de los nuevos materiales\u201d.<\/p>\n
El h-BN, material aislante con un par\u00e1metro de red cristalina similar al del grafeno, posee una conductividad t\u00e9rmica muy superior, lo que hace del h-BN un excelente componente para disipar el calor a trav\u00e9s de sus capas en dispositivos basados en heteroestructuras que tambi\u00e9n tienen grafeno. Se prev\u00e9 que la conductividad t\u00e9rmica aumente substancialmente en l\u00e1minas de este material isot\u00f3picamente puras, lo que favorecer\u00eda a\u00fan m\u00e1s esa disipaci\u00f3n calor\u00edfica.<\/p>\n
Este nitruro posee tambi\u00e9n importantes aplicaciones en energ\u00eda nuclear, habi\u00e9ndose observado que los detectores de neutrones de h-BN isot\u00f3picamente puros construidos a partir del is\u00f3topo 10B poseen la mayor eficiencia conocida hasta actualidad. Por otra parte, nanotubos de h-BN est\u00e1n ya siendo utilizados para aplicaciones en tratamientos anticancer\u00edgenos.<\/p>\n
Lluis Art\u00fas y Ramon Cusc\u00f3 han colaborado en el estudio con investigadores del Laboratoire Charles Coulomb (L2C) y el Instituto Europeo de Membranas, ambos de la Universidad de Montpellier, y del departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad Estatal de Kansas, en Estados Unidos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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