Representación de las figuras geométricas bidimensionales que se pueden encontrar en Flatland.

Cuando pensamos en romance victoriano, seguramente lo último que se nos podría ocurrir sería imaginar las andanzas de un par de figuras bidimensionales que viven una historia de amor. Aun así, esta creación existe, y nació de la pluma de Edwin Abbott en 1884. Titulada ‘Flatland: Un romance en muchas dimensiones”, el nombre y mundo bidimensional que creó dio un “rostro” al estudio de los materiales bidimensionales de hoy.

El nombre Flatland ahora se utiliza como una representación de este mundo 2D dentro de la física. Por lo que, los materiales que lo componen como el disulfuro de tungsteno (WS2),el diselenuro de tungsteno (WSe2), el disulfuro de molibdeno (MoS2) y el diselenuro de molibdeno (MoSe2), son sus habitantes.

Para esta oportunidad, los investigadores Alexander W. A. Murphy, Zichen Liu, Andrey V. Gorbach, Adelina Ilie y Ventsislav K. Valev se propusieron investigar las propiedades del WS2 en Flatland, y cómo estas podrían cambiar si se lo cruzara son sus “universos paralelos”.

Sobre los materiales bidimensionales

Todos los materiales antes mencionados se destacan por un elemento principal, tienen una composición atómica bidimensional. Esto debido a que sus capas solo tienen un átomo –uno que, además, es capaz de moverse en dos dimensiones, pero que tiene limitado su paso a la tercera–.

Como consecuencia, estos materiales 2D crean capas ultrafinas que pueden ser aprovechadas para el desarrollo de nuevas y más compactas tecnologías.

Lastimosamente, la mayor ventaja de estos materiales es también su más grande debilidad. Debido a su disposición ultradelgada y sus propiedades ópticas, incluso la luz que llega hasta ellos puede interactuar con el material y perjudicar su funcionamiento.

Por este motivo, físicos de la Universidad de Bath en el Reino Unido pensaron cómo poder aprovechar las propiedades de los materiales 2D, pero anulando las debilidades de estos. Al final, la idea de Flatland llegó de nuevo a las mentes de los científicos y, como si se tratara de una secuela a la historia de Abbott, los investigadores plantearon la posibilidad de que el mundo bidimensional tuviera, además, universos paralelos en 2D.

¿‘Flatland’ y sus universos paralelos?

Representación de Flatland, el mundo bidimensional en el que los universos paralelos se cruzan.
Crédito: Valero Doval.

Como podemos entender, Flatland no es realmente un lugar, sino el nombre con el que se ha denominado el “mundo” de los materiales bidimensionales. Sin embargo, debido a la facilidad que ofrece la metáfora para dar forma a este concepto en nuestro imaginario, los físicos de Bash no han dudado en mantenerla.

De allí que ahora hayan planteado la posibilidad de trabajar con los materiales de Flatland y con los “universos paralelos” de este. Básicamente, los investigadores –buscando una solución a los problemas de resistencia de los materiales 2D– desarrollaron una posible solución al unir de forma única diferentes capas (“universos paralelos”) de M2S en un solo material tridimensional.

“[El panorama de energía modificada] Es una prueba de que ensamblar materiales 2D en una disposición 3D no simplemente da como resultado materiales 2D ‘más gruesos’: produce materiales completamente nuevos. Nuestra nanomatriz es tecnológicamente simple de producir y ofrece propiedades de material ajustables para satisfacer las demandas de aplicaciones futuras”, comentó la Dra. Ilie.

 “Flatland 2: el choque los universos paralelos”

No es seguro que la novela victoriana fuera a tener este nombre de conseguir una secuela en la pluma de Abbott. Sin embargo, definitivamente es la temática que han elegido los físicos de Bath en su publicación para Laser & Photonics Reviews. Con su “nanomesh” crearían una estructura tridimensional constituida por mundos bidimensionales.

Estos, a su vez, no estarían separados claramente. De hecho, el mundo de Flatland cambiaría notablemente, debido a su inevitable fusión con otros universos paralelos.

Por lo general, las estructuras 3D hechas de materiales 2D suelen funcionar con un sistema de capas. Gracias a estas, cada “lámina” mantiene sus propiedades y forma parte de un conjunto más grande. Sin embargo, esto no las hace más fuertes contra la acción de elementos externos como la luz.

Ahora, la estructura “nanomesh” superpone, tuerce y entrelaza las capas de forma que estas se unan. Como consecuencia, como explicaron los investigadores, Flatland podría verse bastante extraño para sus habitantes, ya que el mundo estaría en constante colisión con otras versiones de sí mismo. Sin embargo, como una compensación, su estructura general sería mucho más resistente, permitiendo a los materiales 2D no solo mantener sus propiedades, sino fortalecerse.

En un futuro, este podría ser el cambio que hará la diferencia para que se adopte el uso de materiales bidimensionales en la creación de la nueva generación tecnológica.

Referencia:

Doubly‐Resonant Enhancement of Second Harmonic Generation from a WS2 Nanomesh Polymorph with a Modified Energy Landscape: https://doi.org/10.1002/lpor.202100117

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