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Torres-Cavanillas, Ramón
Coronado Miralles, Eugenio (dir.); Forment Aliaga, Alicia (dir.) Departament de Química Inorgànica |
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Aquest document és un/a tesi, creat/da en: 2021 | |
En los pasados 50 nuestro mundo ha experimentado unos avances
tecnológicos sin precedentes en la historia. Entre los múltiples motivos de
esto, uno de los más importantes es la progresiva miniaturización de
componentes electrónicos, que ha permitido la obtención de dispositivos
cada vez más pequeños, eficientes y baratos. In este sentido los materiales
utilizados típicamente para estos fines, especialmente el Silicio, están
llegando a un plateau en lo que a eficiencia con respecto a su
miniaturización se refiero. Esto es debido a que sus propiedades se ven
gravemente afectadas cuando sus dimensiones son reducidas. Una
solución muy interesante para sobrepasar esta limitación podría ser el
desarrollo de materiales moleculares como componentes activos de estos
dispositivos. Debido a su naturaliza molecular pueden conservar sus
propiedades intactas incluso a escala monomolecular...
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En los pasados 50 nuestro mundo ha experimentado unos avances
tecnológicos sin precedentes en la historia. Entre los múltiples motivos de
esto, uno de los más importantes es la progresiva miniaturización de
componentes electrónicos, que ha permitido la obtención de dispositivos
cada vez más pequeños, eficientes y baratos. In este sentido los materiales
utilizados típicamente para estos fines, especialmente el Silicio, están
llegando a un plateau en lo que a eficiencia con respecto a su
miniaturización se refiero. Esto es debido a que sus propiedades se ven
gravemente afectadas cuando sus dimensiones son reducidas. Una
solución muy interesante para sobrepasar esta limitación podría ser el
desarrollo de materiales moleculares como componentes activos de estos
dispositivos. Debido a su naturaliza molecular pueden conservar sus
propiedades intactas incluso a escala monomolecular, representando el
máximo exponente en el desarrollo de tecnologías a la nanoescala.
Por este motivo el objetivo de esta tesis ha sido el desarrollo de materiales
híbridos, basados en materiales moleculares, cuyos componentes
combinados den lugar a una modulación o incluso la aparición de nuevas
propiedades, y que finalmente puedan emplearse en dispositivos
electrónicos. Además, eligiendo apropiadamente los materiales que se
combinan también se pueden desarrollar materiales multifuncionales que
sean útiles para otros fines. Teniendo esto en mente, durante esta tesis
doctoral se desarrollaron tres tipos de híbridos moleculares basados en
componentes de distintas dimensionalidades. En primer lugar, en la parte
I de la tesis se sintetizaron híbridos moleculares basados en oligopéptidos
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de 1.6 nm de diámetro coordinado diferentes cationes sobre superficies
metálicas, oro, y ferromagnéticas, oro/niquel, buscando el uso de estas
moléculas como filtros de spin en espintronica.
Es bien sabido que los electrones en movimiento son sistemas quirales, de
forma que cuando interactúan con otros sistemas quirales interesantes
fenómenos ocurren. Uno de los más interesantes para el desarrollo de
dispositivos electrónicos es el acoplamiento de la quiralidad del electrón
debido a su espín con la quiralidad de las biomoléculas, derivada de su
helicidad. Debido a que los electrones fluyen a través del cuerpo central
de este tipo de biomoléculas helicoidales, la quiralidad de esta puede
acoplar con el espín del electrón, especialmente si la molécula esta
apropiadamente orientada, facilitando el paso de corriente en un sentido
para un determinado espín (espín-arriba o abajo). Con esto se pueden
conseguir corrientes polarizadas en espín, pudiendo convertirse en
perfectos filtros de espín para dispositivos spintronicos. Desde su
descubrimiento este efecto ha sido conocido como chiral induce spin
selectivity, efecto CISS, y aunque es un efecto interesante y con
aplicaciones claras, su eficiencia se encuentra aun muy por debajo de los
requisitos que demandan los dispositivos espintronicos actuales. Por este
motivo en esta parte de la tesis nos centramos en intentar mejorar el
filtrado de espín de un oligopéptido perteneciente a una familia de
biomoléculas llamadas Lanthanide Binding tags (LBT) coordinándolo con
diferentes cationes metálicos y estudiamos el rol del catión coordinado en
el filtrado de espín del sistema. El motivo por el que la presencia de atamos
pesados, el catión coordinado por la biomolécula debería afectar al filtrado
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de espín es debido a que la interacción del electrón circulando por la
cadena debería incrementarse al introducir elementos con un gran peso
atómico. Con este fin decidimos usar dos tipos de cationes para coordinar
a la biomolécula, Y3+ y Tb3+, los cuales presentan diferentes pesos
atómicos (Z=39 y 65, respectivamente) pero la misma carga y coordinan
de forma análoga. También presentan propiedades magnéticas
completamente diferentes, siendo el primero diamagnético (S=0) y el
segundo paramagnético (S=5/2), esto añade otro grado de libertad al
sistema, obteniendo diferentes comportamientos magnéticos, que,
además, idealmente pueden llegar a jugar también un rol en el filtrado de
espín.
Con esto en mente, lo primero que hicimos fue seleccionar el oligopéptido
adecuado de la familia de los LBT, y para nuestros fines decidimos usar la
siguiente secuencia YIDTNNDGWYEGDELC. Este oligopéptido
presenta múltiples carbonilos terminales que coordinan fuertemente
cationes como el Y3+ y el Tb3+, además de presentar una intensa
luminiscencia en el caso de la coordinación con el Tb3+, lo puede usarse
para demostrar la formación del complejo. El péptido presenta también 1.5
hélices, de forma que por su carácter helicoidal es capaz de filtrar espines,
pero además presenta una cisteína terminal, cuyo grupo SH terminales es
idóneo para anclar el péptido a superficies metálicas (gracias a la fuerte
interacción de los S a metales). Después de elegir el péptido adecuado
diseñamos el entorno químico adecuado para que los diferentes cationes
pudieran ser coordinado por la molécula, y en el caso del complejo de Tb3+
lo comprobamos siguiendo la intensa luminiscencia que presenta a 550 nm
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después de su coordinación y lo llamamos TbLBT. Una vez se obtuvo el
complejo en disolución se procedió a su anclaje en un sustrato de oro. Este
paso se realizo para estudiar la estructura que adquiría el péptido una vez
se depositaba en una superficie, siendo esto la antesala a la producción de
un dispositivo espintronico real, y se eligió el oro como punto de anclaje
por los fuertes enlaces que forma con el S. Después de la incubación toda
la noche del sustrato de oro en una disolución del complejo de TbLBT
pudimos demostrar la presencia de péptido en la superficie metálica por
MALDI-TOF, donde se puedo distinguir el fragmento completo del
péptido, y la presencia del péptido fue demostrada por XPS, donde los
característicos picos Tb3d eran perfectamente visibles. Para demostrar que
la coordinación se había mantenido en nuestro sustrato de oro recubierto
estudiamos la luminiscencia del mismo, observando una ligera emisión de
luz proveniente del sustrato que demostraba la presencia de Tb3+
coordinados por el péptido. Todas estas pruebas sugieren fuertemente que
nuestro protocolo sintético permite el recubrimiento de sustratos de oro
con TbLBT sin afectar ni la estructura ni la coordinación del sistema,
desde ahora el sustrato de oro modificado con el complejo será llamado
Au/TbLBT.
Después estudiamos el porcentaje de recubrimiento y la topografía del
sustrato mediante QMCD y AFM. El QMCD nos permitió estimar que la
incubación del sustrato en la disolución del TbLBT daba lugar a monocapas
de péptido en el sustrato metálico. Esta caracterización estaba en
consonancia con las medidas de AFM de la topografía, donde no se veían
cambios apreciables en la rugosidad del sustrato después del
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recubrimiento, lo cual indica que el empaquetamiento de las moléculas es
tan eficiente que no se puede distinguir de la rugosidad del sustrato.
Todo esto también fue corroborado con técnicas más sofisticadas como el
XPS, donde el pico Au4f del oro se investigó antes y después de haber
eliminado la monocapa de complejo mediante exposición a un tratamiento
de Ar. De acuerdo con el aumento de la intensidad del oro, el complejo
forma una monocapa de 1.6 nm, lo cual cuadra perfectamente con el
tamaño del péptido, se pudo estimar.
Una vez se demostró que se podía anclar el TbLBT sobre superficies
metálicas, procedimos a anclarlo a una superficie ferromagnética para
estudiar su potencial como filtro de espín. Como superficie ferromagnética
elegimos un sustrato de Ni recubierto con Au 5 nm de oro. El Au juega en
este sistema un doble papel, por un lado, sirve como superficie ideal de
anclaje para le péptido, mientras que protege al Ni de oxidarse.
El crecimiento se realizado de forma análoga al sustrato de Au pero en
atmosfera inerte, obteniendo el sistema llamado Ni/Au/TbLBT o
Ni/Au/YLBT, dependiendo del complejo usado para modificar el sustrato
ferromagnético.
Después del recubrimiento del Ni/Au con los diferentes complejos
estudiamos la eficiencia de estos como filtros de espín mediante dos
técnicas la primera basada en procesos electroquímicos y la segunda en
conductividad eléctrica en estado sólido. En el primer caso estudiamos la
oxidación y reducción de una disolución de Fe2+/Fe3+ donde el
Ni/Au/TbLBT o Ni/Au/YLBT se usaron como electrodos de trabajo
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mientras se le aplicaba un campo magnético externo. De esta forma
introducíamos electrones polarizados en espín a través del sustrato los
cuales al presentar la misma quiralidad el TbLBT experimentarían menor
resistencia y favorecieran la reducción y oxidación de los Fe, presentando
picos Redox más intenso y más cercanos a potenciales de 0V. De hecho
estas medidas indicaron que en efecto ambos complejos presentaban una
modesta polarización de espín, donde los espines abajo tienen la misma
quiralidad que la biomolécula, exhibiendo los picos REDOX más intensos.
Remarcablemente, el sistema de Ni/Au/TbLBT presentaba una
polarización de espín un 1% mayor que su análogo de Y. Para descartar
que esto pudiera ser debido a degradación o a un error sistemático en estas
medidas por la agresividad de los altos voltajes empleados, se estudio este
mismo sistema mediante EIS, la cual permite seguir el mismo proceso
REDOX, pero a voltajes ordenes de magnitud menores. Los resultados
obtenidos por EIS encajaban perfectamente con los obtenidos por las
típicas voltamperometrías cíclicas, confirmando que el cation juega un rol
en el filtrado de la monocapa.
Finalmente, se midió la conductividad en función del campo magnético
externo de ambos sistemas usando un contacto líquido, para minimizar
cortocircuitos. Los resultados obtenidos, una vez soportaban el papel no
inocente del catión coordinado, presentando un filtrado de espín del 70%
para el Ni/Au/TbLBT y un 50% para el Ni/Au/YLBT. Como se puede ver
en este caso el filtrado obtenido es de 1 orden de magnitud más que los
registrados por electroquímica. Esto es debido al carácter local de estas
medidas.
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En el futuro se investigará más en profundidad el efecto de las propiedades
magnéticas del catión en la selectividad de espín, diseñando complejos de
Fe2+ que pueden pasar de un estado paramagnético a diamagnético con la
aplicación de estímulo externo y así poder investigar el rol del magnetismo
para un peso atómico constante.
La parte II pasa de sistemas molecular (parte I), a un tipo muy particular
de polímeros de coordinación 1D que presentan el llamado fenómeno de
la transición de espín. El objetivo de esta parte fue la síntesis de estructuras
core@shell basadas en compuestos de transición de espín para modificar
o mejorar su rendimiento físico.
La transición de espín es uno de los fenómenos moleculares más
espectaculares, donde un complejo de coordinación de un metal de
transición del grupo d4-d7 puede estar en dos estados electrónicos,
llamados bajo espín (LS) y alto espín (HS) diferentes en un mismo rango
de un estímulo externo, como temperatura, luz, moléculas de gases o
presión (a esto se le llama cooperatividad). Ambos estados electrónicos
exhiben propiedades físicas completamente diferentes. Por ejemplo, la
conductividad del HS difiere dramáticamente del LS, o el tamaño del HS
puede ser hasta un 10% mayor que en el LS, debido a la elongación de los
enlaces entre el metal y el ligando por el llenado de orbitales
antienlazantes. Esto hace que sean sistemas muy interesantes como
interruptores moleculares, no obstante, hay algunos impedimentos que hay
que superar antes de poder usarlos en dispositivos reales. Los dos
problemas que enfrentamos en esta tesis son su fragilidad frente a
oxidación o degradación y su carácter aislante.
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El primer punto es un problema general a todos los compuestos de
transición de espín, ya que al nanoestructurarlo el número de centros
metálicos en la superficie aumenta, y puestos que estos son metales con
esferas de coordinación incompletas son altamente reactivos y fácilmente
oxidables. Además, las miniaturización afecta a la cristalinidad del sistema
eliminando la cooperatividad del sistema. Para mejorar esto una de las
mejores opciones es el recubrimiento de las nanoestructuras de transición
de espín con caparazones de silica para aumentar su robustez. Algunos
trabajos en esta línea ya se desarrollaron anteriormente a esta tesis, y aquí
nos dedicamos a explorar en detalle el protocolo sintético para obtener
estas nanoestructuras corazón@caparazón, basadas en un corazón de
transición de espín y un caparazón de silica, y poder modular el tamaño de
la partícula total y de cada uno de sus componentes, el corazón y el
caparazón. Como sistema de transición de espín elegimos el ampliamente
conocido [Fe(Htrz)2(trz)](BF4), el cual es presenta una transición de espín
muy cooperativa, una histéresis de 40 K, encima de temperatura ambiente.
Además el recubrimiento de nanopartículas de este sistema con silica ya
fue reportado, sirviéndonos como punto de partida de esta parte de la tesis.
La síntesis de la nanoestructura corazón@caparazón se hizo mediante la
técnica de la micela inversa, donde dos emulsiones una con el ligando y
otra con el metal se juntan y se dejan reaccionar. En este protocolo las
micelas actúan como nanoreactores controlando el crecimiento de las
nanoestructuras. Para sintetizar las [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@SiO2 juntamos
una emulsión de Fe(BF4)2 y TEOS con otra de HTrz y TEOS. En este caso
el TEOS actúa como precursor del SiO2 reaccionando al contactar la fase
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acuosa de las emulsiones. El control del tamaño de las nanopartículas
resultantes se consiguió modificando el tiempo de reacción y el ratio agua:
surfactante, consiguiendo nanopartículas de entre 28 nm a 90 nm. Además,
pudimos obtener un caparazón mucho más fino que los reportados (12 nm
en anteriores publicaciones, en esta tesis 4 nm) jugando con la cinética de
la polimerización del TEOS. La estructura de las diferentes nanopartículas
se estudió por difracción de rayos X de polvo y TGA, demostrando que la
estabilidad de las nanopartículas era la misma que el material en masa.
Finalmente se estudió el comportamiento magnético de las diferentes
nanopartículas, observando que la cooperatividad se mantenía incluso para
las más pequeñas, aunque es cierto que la histéresis se veía afectada por
encogimiento, siendo de 20 K para las nanopartículas más pequeños. Esto
indica que el caparazón formado no es rígido como se pensaba si no
flexible, de forma que aunque proteja de la oxidación y aumente la
estabilidad del corazón, no parece tener un efecto determinante en la
cooperatividad del [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) sintetizado bajo nuestras
condiciones sintéticas.
El segundo punto mencionado previamente, el carácter aislante
eléctricamente hablando del material, se enfrente de sintetizando un
hibrido entre el compuesto de transición de espín [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) y
nanopartículas de oro, de forma que la alta conductividad eléctrica del oro
pueda aumentar la respuesta electrónica del compuesto de transición de
espín. De forma que diseñamos un protocolo sintético para obtener una
estructura corazón@caparazón con un corazón de oro y un caparazón de
[Fe(Htrz)2(trz)](BF4). Este fue un enfoque totalmente novedoso, ya que, al
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momento de la publicación del trabajo derivado de esta parte de la tesis,
no había ningún sistema reportado de este tipo. Si que habían reportados
trabajos donde se anclaban nanopartículas de oro a nanopartículas de
transición de espín, pero todos estos sistemas presentaban pobres
sinergias, además de no poder caracterizarse eléctricamente por el
contacto entre oros. De hecho, el uso habitual de estas nanopartículas de
transición de espín decoradas con oro era el aprovechamiento del efecto
fototérmico del oro para inducir la transición de espín mediante irradiación
a bajas potencias. En nuestro caso pensamos en la síntesis de una
nanoestructura corazón@caparazón para maximizar la interacción entre
ambos componentes.
El protocolo sintético esta basado en un proceso de dos etapas. La primera
etapa consiste en la sustitución parcial del recubrimiento de citratos que
tienen las nanopartículas de oro por Htrz. De esta forma estos Htrz se
anclan al oro por la presencia de los grupos amino del Htrz. Estos Htrz
actúan como centros de nucleación, donde después de la adición
alternativa de Fe2+ y más Htrz acaban dando lugar a un recubrimiento
homogéneo y progresivo de la nanopartícula de oro por el compuesto de
transición de espín [Fe(Htrz)2(trz)](BF4), llamado Au@SCO. Con este
protocolo y jugando con los tiempos de reacción o concentraciones de
precursores, caparazones de 2-4 nm pueden obtenerse rodeando las
nanopartículas de oro. Desafortunadamente, debido a la gran exposición
del fino caparazón al exterior una rápida oxidación ocurre durante la
síntesis, dando lugar a un 8% de centros metálicos susceptibles de transitar
entre los dos estados de espín. Además, mediante varios ciclos de
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calentamiento y enfriamiento para inducir sucesivas transiciones de espín
pudimos observar que el material sufría de una enorme fatiga,
disminuyendo aún más con cada ciclo el número de centro metálicos
susceptibles de transitar.
Una vez el Au@SCO estaba completamente caracterizado, se preparó un
dispositivo para estudiar la respuesta eléctrica de este en función de la
temperatura. Para ello las nanopartículas fueron depositadas en electrodos
Inter digitados mediante dielectroforesis, técnica que permite atrapar
nanoestrucuturas entre electrodos mediante la aplicación de una corriente
alterna. Tras obtener un contacto óptico, pudimos medir una corriente de
unos pocos nA a voltajes muy bajos, obteniendo una respuesta eléctrica
muy superior a todos los demás sistemas reportados hasta la fecha de spincrossover.
Esto esta claramente relacionado con la alto conductividad que
proporciona el corazón de oro. Además se pudo ver como al calentar por
encima de la temperatura de transición una abrupta caída en al corriente
registrada se observa y al enfriar a la temperatura de recuperación del LS,
esta volvía a su valor inicial. Dibujando claramente la histéresis típica de
este compuesto de transición de espín.
Posteriormente este protocolo sintético fue expandido a otras nanoformas,
y no solo a nanopartículas de oro, si no también a nanoestrellas de Au.
Usar estrellas tiene varias ventajas respecto a las típicas esferas, por un
lado, sus propiedades ópticas son mucho más ricas, abriendo nuevas
posibilidades para estudiar el efecto de la transición de espín sobre el
plasmon del Au. Por otro lado, estas nanoformas de Au son coloidalmente
mucho más estables, al estar estabilizadas con polímeros voluminosos,
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permitiendo el trabajar en concentraciones mucho mayores y pudiendo
escalar la síntesis o crecer un caparazón más gordo. Con esta idea en mente
conseguimos sintetizar un caparazón de unos 14 nm, que como el DSC
mostraba no presentaba ningún tipo de degradación después de los
primeros ciclos. En el futuro esta síntesis se expandirá a otras nanoformas
(nanotriángulos o nanorods) o incluso materiales (plata) y se estudiará el
efecto fototérmico de la nanoestructura plasmonica sobre la transición de
espín, buscando obtener transiciones de espín a temperatura ambiente.
Finalmente, la parte III traslada esta tesis a planilandia, estudiando el uso
de nanopartículas de transición de espín como actuadores mecánicos para
estresar materiales 2D y así poder modular sus propiedades físicas. Los
materiales 2D son compuestos que pueden ser estabilizados como mono o
pocas capas presentando fenómenos de confinamiento cuántico. Por esto
presentan propiedades físicas muy exóticas, como el grafeno que es un
semimetal in contraste con el grafito. Desde el punto de vista del estrés
mecánico, los materiales semiconductores son especialmente sensibles a
este, de forma que elegimos como material 2D para estresar el MoS2. Este
esta formado por lamines de Mo encapsuladas con dos laminas de S. Lo
interesante de este material es que en masa el MoS2 es un semiconductor
indirecto con un ancho en su estructura de bandas de 1.2 eV, mientras que
al exfoliarse hasta la monocapa cambia su comportamiento y pasa a ser
directo con un ancho de banda de 1.9 eV. Remarcablemente es
especialmente sensible al estrés mecánico, y por ese motivo varios
estudios se han hecho estresando el material por medios mecánicas
aplicando tensión directamente con un AFM o con sustratos flexibles. En
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esta tesis planteamos una aproximación totalmente diferente, basada en el
uso del cambio de volumen que experimentan las nanopartículas de
transición de espín para estresar MoS2 exfoliado mecánicamente y
producir un material auto-estresable.
La preparación de la heteroestructurar transición de espín/MoS2
(SCO/MoS2) se realizó mediante la modificación química del MoS2 para
después anclar las nanopartículas mediante una molécula puente anclada
al compuesto 2D y al de transición de espín. Como compuesto de
transición de espín utilizamos las nanopartículas sintetizadas en la parte II
de [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@SiO2. La ventaja de este sistema es la presencia
del caparazón de silica que es fácilmente funcionalizable, y que usaremos
para anclar la nanopartícula al MoS2. Por otro lado, el MoS2 se exfolio
químicamente mediante la intercalación con n-BuLi, la cual produce
nanohojas de μm de dimensiones laterales y entre 1-6 nm de espesor. No
obstante debido a la donación de carga provocada por el n-BuLi el MoS2
cambia de politopo, pasando del termodinámicamente estable 2H al
metaestable 1T. Este cambio de fase aumenta la reactividad del plano basal
del MoS2 permitiendo que reaccione fácilmente con electrófilos. En esta
tesis nos aprovechamos de esto para hacer reaccionar el MoS2 exfoliado
con IPTS, una molécula con un enlace C-I, cuyo carbono es altamente
electrófilo y por ende susceptible de reaccionar con el MoS2, y un grupo
funcional silanol que puede reaccionar covalentemente con el caparazón
de silica de las nanopartículas [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@SiO2. De esta forma
la decoración del MoS2 con [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@SiO2 se puede
conseguir fácilmente. De hecho, modificando ligeramente el protocolo
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pudimos jugar con el porcentaje de recubrimiento (50%, 80% y 100% de
recubrimiento) o anclar nanopartículas de diferentes tamaños (40 y 70 nm)
y de esa forma jugar con la presión aplicada por el compuesto de transición
de espín. El politopo del MoS2 después de la decoración fue estudiado
cuidadosamente por múltiples técnicas (XPS, XAS, Raman, medidas de
fotoluminiscencia) y todas ellas indican que la fase semiconductora se
recupera después de la funcionalización con el IPTS, sugiriendo que la
molécula es capaz de sustraer el exceso de carga negativo donado por el
n-BuLi.
Finalmente se investigo el efecto de la transición de espín en el MoS2
mediante el estudio de la conductividad eléctrica de las diferentes
heteroestructuras, con diferentes recubrimientos y tamaños, en función del
estado de espín de las nanopartículas. Enfocándonos en la heterostructura
hecho con nanopartículas de 40 nm con diferentes recubrimientos
podemos ver comportamientos completamente diferentes para las tres
muestras. La primera con 50% de recubrimiento presenta una alta
conductividad eléctrica (compatible con un MoS2 funcionalizado) pero sin
ningún tipo de dependencia con el estado de espín, indicando que el estrés
es insuficiente para afectar al MoS2. La segunda muestra con 80% de
recubrimiento es un poco más aislante, debido al mayor número de
nanoparticulas en la heteroestructura, pero en este caso una clarísima
dependencia con el estado de espín se puede observar, donde al contrario
de las nanopartículas el HS es más conductor que el LS, además de que
presenta varios ordenes de magnitud mayor conductividad eléctrica. Este
seria el escenario ideal, donde las nanopartículas están estresando al MoS2
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y alterando su comportamiento eléctrico, presumiblemente por estar
modificando su estructura de bandas y acercando el máximo de la banda
de valencia y el mínimo de la de conducción. Pasando ahora a la muestra
con el 100% de recubrimiento, en este caso observamos un
comportamiento análogo a las nanopartículas solas, indicando que en este
caso el recubrimiento es demasiado grande y el MoS2 está aislado por las
nanopartículas.
De forma que se observó que el ratio optimo para obtener una respuesta
adecuada era 80%, así que la decoración con las nanopartículas de 70 nm
se hizo buscando este mismo recubrimiento. En este caso al medir la
conductividad eléctrica con la temperatura se observo un comportamiento
similar a su análogo con 40 nm, pero con unas diferencias en
conductividad entre el LS y el HS muy superior a lo registrado con las
nanopartículas de menor tamaño. Sugiriendo que de hecho al ser más
grandes son capaces de transmitir el estrés al 2D más eficientemente.
De acuerdo a estimaciones teóricas la tensión sentida por el MoS2 con las
nanopartículas de 40 nm era de ̴0.2%, mientras que para las de 70 nm de
̴0.6%,
Para comprobar estos resultados se investigo la fotoluminiscencia de las
heteroestructura optimas con 40 y 70 nm en función del estado de espín,
para cuantificar directamente el cerramiento de las bandas del MoS2. Los
resultados obtenidos coincidían perfectamente con lo medido
eléctricamente, obteniendo un estrés aproximado del ̴0.1% para las
nanopartículas de 40 nm y un ̴0.6% para las de 70 nm. Corroborando que
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los cambios observados en las propiedades eléctricas del 2D son debidos
a la alteración de la estructura de bandas del MoS2 causada por la tensión
aplicada por las nanopartículas después de cambiar su estado de espín.
En el futuro este protocolo se expandirá a otros 2D que puedan ser más
sensibles al estrés o a 2D exfoliados mecánicamente que tienen menos
defectos y por lo tanto los efectos mecánicos serán más eficientes.
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