Un material de niobio y teluro revela una estructura inesperada cuando se reduce a una sola capa atómica (tentativo)
29.10.2026
Islas de NbTe₂ y primer plano de la estructura cristalina. Créditos: Manuela Garnica
- Investigadores de IMDEA Nanociencia identifican una nueva fase bidimensional de NbTe₂ que no se encuentra en volumen.
- El estudio revela un reordenamiento periódico de la carga electrónica a bajas temperaturas y abre nuevas vías para investigar las propiedades fundamentales de los materiales cuánticos bidimensionales.
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Madrid, 29 de octubre de 2026. Los dicalcogenuros de metales de transición son una familia de materiales con propiedades electrónicas y estructurales de gran interés para la investigación en nanociencia. Entre ellos, los compuestos basados en selenio y azufre han recibido una mayor atención, mientras que los que contienen teluro presentan comportamientos menos explorados y características diferenciadas. Uno de los fenómenos que pueden experimentar estos materiales son las ondas de densidad de carga (charge density waves, CDW), un reordenamiento periódico de la distribución de los electrones que da lugar a nuevos estados electrónicos. Sin embargo, reducir estos materiales a una sola capa atómica puede alterar drásticamente su estructura y sus propiedades, y el comportamiento del ditelururo de niobio (NbTe₂) en estas condiciones seguía planteando interrogantes.
Un equipo de investigación liderado por IMDEA Nanociencia ha conseguido sintetizar y caracterizar islas bidimensionales de NbTe₂ con una estructura cristalina hexagonal de tipo 1H, una fase metaestable que no se observa en el material en volumen. Para obtenerlas, el equipo empleó epitaxia de haces moleculares sobre grafeno crecido sobre una superficie de iridio. Mediante técnicas de espectroscopia y microscopía de efecto túnel, espectroscopia de fotoemisión resuelta en ángulo (ARPES) y cálculos teóricos de primeros principios, las investigadoras confirmaron la estructura y el carácter metálico de esta fase. Además, las medidas realizadas a bajas temperaturas revelaron una modulación de la densidad de carga con un patrón periódico de 4 × 4, relacionado con una inestabilidad de las vibraciones de la red cristalina.
«No era lo que esperábamos de este material, porque en volumen presenta una estructura de tipo 1T, no esta fase hexagonal 1H», explica Manuela, autora principal del estudio. El hallazgo resulta especialmente relevante porque demuestra que las propiedades de un material pueden cambiar al limitarlo a dos dimensiones. Además, el teluro puede dar lugar a estados electrónicos que no aparecen necesariamente en sus compuestos equivalentes con selenio o azufre. Las ondas de densidad de carga son un ejemplo de cómo los electrones pueden reorganizarse colectivamente y generar estados correlacionados. «Este trabajo aporta una nueva pieza al debate científico sobre cómo se reorganiza la materia a escala bidimensional y nos ayuda a comprender mejor estos materiales a nivel fundamental», señala la investigadora. Como siguiente paso, el equipo plantea estudiar el material a temperaturas aún más bajas, en torno a 1K, para explorar la existencia de superconductividad y cómo podría competir con el reordenamiento de la carga electrónica.
Los resultados se han publicado en la revista ACS Nano. El trabajo está liderado por investigadores en IMDEA Nanociencia, donde se han llevado a cabo las medidas de ARPES, y la teoría en colaboración con el Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC). La investigación contribuye a ampliar el conocimiento sobre los materiales bidimensionales y sus fases electrónicas, un campo de interés para comprender y explorar nuevas propiedades de la materia a escala nanométrica.
IMDEA Nanociencia ha sido acreditado como Centro de Excelencia Severo Ochoa, una distinción otorgada por la Agencia Estatal de Investigación para el periodo 2026-2031. Esta publicación forma parte de la ayuda «Excelencia Severo Ochoa» CEX2025-001660-S, financiada por MICIU/AEI/10.13039/501100011033.
Glosario:
• Dicalcogenuros de metales de transición: Familia de materiales con propiedades electrónicas y estructurales de gran interés en nanociencia, cuyos comportamientos varían drásticamente al reducirse a una sola capa atómica.
• Ondas de densidad de carga: Fenómeno físico que consiste en un reordenamiento periódico de la distribución de electrones, dando lugar a nuevos estados electrónicos a bajas temperaturas.
Referencia
Noor ul Ain, Alireza Amiri, Fabián Calleja, Beatriz Muñoz Cano, Archit Dhingra, Riccardo Rurali, Amadeo L. Vázquez de Parga, Rodolfo Miranda, Miguel A. Valbuena, Enric Canadell, José Ángel Silva-Guillén, Manuela Garnica; Onda de densidad de carga 4 × 4 inesperada en una monocapa de 1H-NbTe₂. ACS Nano, 20 de octubre de 2026; 20 (41): 27706–27715. https://doi.org/10.1021/acsnano.6c07014
https://hdl.handle.net/20.500.12614/4295
Contacto:
Manuela Garnica
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Grupo de Estados de Superficies Topológicas en Materiales Cuánticos https://www.nanociencia.imdea.org/nanoscale-imaging-of-2d-materials/group-home
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Fuente: IMDEA Nanociencia.
El Instituto IMDEA de Nanociencia es un joven centro de investigación interdisciplinar en Madrid (España) dedicado a la exploración de la nanociencia y al desarrollo de aplicaciones de la nanotecnología en relación con industrias innovadoras.