Un equipo internacional y multidisciplinar de investigadores procedentes de Suiza, Alemania, España, Portugal y Japón ha logrado sintetizar y comprender las propiedades de un nuevo tipo de nanografenos, obteniendo las mayores interacciones magnéticas encontradas hasta la fecha en este tipo de sistemas. Entre los científicos participantes figuran los investigadores de la Universidad de Alicante Ricardo Ortiz Cano, del Departamento de Física Aplicada; Juan Carlos Sancho García, perteneciente al Departamento de Química Física y el Instituto Universitario de Materiales (IUMA); y Joaquín Fernández Rossier, del Departamento de Física Aplicada e International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL).
El resultado obtenido va a permitir poder fabricar nanoimanes, de utilidad en multitud de dispositivos magnéticos. El estudio está publicado en el artículo científico Large magnetic exchange coupling in rhombus-shaped nanographenes with zigzag periphery en la revista científica Nature Chemistryde fecha 10 de mayo de 2021.
Si bien las propiedades de cualquier molécula vienen determinadas por su composición química, en este caso exclusivamente átomos de carbono (C) e hidrógeno (H) tal y como ocurre en el propio grafeno, la forma global de la molécula parece aportar propiedades más exóticas e interesantes. A partir de un anillo de benceno como unidad elemental, de composición química C6H6 y con forma de hexágono, las combinaciones existentes para unir varios hexágonos entre sí conducen a multitud de formas geométricas. El grafeno sería simplemente la unión de infinitos hexágonos en un plano, pero cualquier forma intermedia entre esos límites (uno o infinitos hexágonos) posee unas propiedades diferentes y, en ocasiones, variando llamativamente de una molécula a otra.
Hasta ahora, las moléculas con formas triangulares o romboidales exclusivamente hechas de C e H, habían desafiado cualquier intento para su descubrimiento, al ser altamente reactivas y, por lo tanto, muy inestables como consecuencia de sus bordes en forma de zig-zag. Este tipo de bordes dificulta notablemente su síntesis o fabricación. Sin embargo, mediante un novedoso procedimiento sobre superficies de oro (Au) o cobre (Cu), a altas temperaturas y usando además técnicas como la microscopía de efecto túnel para controlar y dirigir el orden de los átomos, los investigadores implicados en este estudio han logrado aislar y medir las propiedades de este tipo de moléculas convirtiendo un obstáculo (reactividad) en una virtud (propiedades magnéticas).
A partir de esa combinación de técnicas avanzadas de microscopía con modelos computacionales, el equipo de científicos ha encontrado que la magnitud de las interacciones magnéticas de los electrones en nanografenos con forma de rombo alcanzan valores que permiten diseñar aplicaciones que funcionen a temperatura ambiente y, por tanto, de posible utilidad cotidiana. Éstas incluyen interruptores o sensores moleculares con un tamaño de 1 nanómetro, es decir, 10 millones de veces más pequeño que un centímetro, abriéndose múltiples posibilidades futuras en el campo de la nanotecnología.
La contribución de los investigadores de la UA Ortiz Cano, Sancho García y Fernández Rossier, ha consistido en el desarrollo de modelos teórico-computacionales para entender mejor las propiedades magnéticas antes señaladas.
