La mica es un mineral natural que se usa comúnmente en la industria electrónica por sus propiedades aislantes. Es bien conocido por su capacidad para soportar altas temperaturas y su resistencia a las interferencias eléctricas.
Un mineral muy conocido vuelve a estar en el punto de mira gracias a las aplicaciones en la electrónica: la Universidad Tecnológica de Viena muestra que la mica todavía guarda algunas sorpresas.
A primera vista, la mica parece bastante común: es un mineral predominante que se encuentra en materiales como el granito y ha sido objeto de extensos exámenes geológicos, químicos y técnicos.
A primera vista, podría parecer que no hay nada innovador que pueda descubrirse sobre un material tan común. Sin embargo, un equipo de la Universidad Tecnológica de Viena publicó recientemente un estudio en Nature Communications, en el que se logró explicar la distribución de los iones de potasio en la superficie de la mica. Esta es la primera vez que las características físicas de la superficie de la mica se estudian a nivel atómico, lo cual es importante para la investigación en el campo de la electrónica utilizando materiales 2D.
capas atómicamente delgadas
Los materiales 2D de capas atómicamente delgadas son actualmente uno de los temas más investigados en la ciencia de los materiales: ciertos materiales, como el grafeno y el disulfuro de molibdeno, consisten en solo una o unas pocas capas de átomos, lo que a menudo conduce a propiedades inusuales. .
En cierto sentido, la mica es un material 2D natural: consiste en capas atómicamente delgadas que pueden contener diferentes átomos según el tipo de mica: el oxígeno siempre está presente, a menudo silicio, potasio o aluminio también. La estructura de la capa de mica también es la razón de su brillo característico: a menudo se puede ver un espectro de colores, similar a una fina capa de aceite en un charco de agua.
Florian Mittendorfer, primer autor Giada Franceschi, Michael Schmid y Andrea Conti (de izquierda a derecha). Crédito: Universidad Tecnológica de Viena
Iones de potasio en ultra alto vacío
La capa más externa de mica es difícil de examinar porque se contamina rápidamente con átomos y moléculas en el aire. Sin embargo, ahora es posible visualizar la superficie de la mica en un vacío ultraalto utilizando un nuevo tipo de microscopio de fuerza atómica en la Universidad Tecnológica de Viena. “Pudimos ver cómo se distribuyen los iones de potasio en la superficie”, dice Giada Franceschi, primera autora del presente artículo, que trabaja en el equipo de la profesora Ulrike Diebold. «También pudimos obtener información sobre las posiciones de los iones de aluminio debajo de la capa superficial; esta es una tarea particularmente difícil experimentalmente».
Las imágenes de la Universidad Tecnológica de Viena muestran que los iones de potasio no están distribuidos al azar en la superficie, como se suponía anteriormente, sino que están dispuestos en pequeños patrones. Estas distribuciones también se pueden calcular con la ayuda de simulaciones por computadora.
Aislante a juego para electrónica 2D
Este trabajo podría ser importante, entre otras cosas, para los intentos de utilizar materiales 2D como el grafeno para circuitos electrónicos. También se necesitan aislantes adecuados para esto, y la mica es un candidato muy obvio. “Las propiedades superficiales de la mica jugarán un papel crucial en estos componentes electrónicos”, dice Giada Franceschi.
Referencia: «Resolver el orden intrínseco de corto alcance de los iones K+ en mica moscovita escindida» por Giada Franceschi, Pavel Kocán, Andrea Conti, Sebastian Brandstetter, Jan Balajka, Igor Sokolović, Markus Valtiner, Florian Mittendorfer, Michael Schmid, Martin Setvín y Ulrike Diebold, 13 de enero de 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-35872-y
