Diseleniuro de wolframio

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Diseleniuro de wolframio

Monocapa de WSe2 sobre grafeno (amarillo) y su imagen atómica (recuadro)[1]​
General
Fórmula molecular WSe2
Identificadores
Número CAS 12067-46-8[2]​
ChemSpider 74810
PubChem 131667313 82910, 131667313
InChI=InChI=1S/2Se.W
Key: ROUIDRHELGULJS-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 343,783974 g/mol
Estructura cristalina Sistema cristalino hexagonal
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El diseleniuro de wolframio es un compuesto inorgánico de fórmula WSe2.[3]​ El compuesto adopta una estructura cristalina hexagonal similar a la del disulfuro de molibdeno. Los átomos de wolframio están unidos covalentemente a seis ligandos de selenio en una esfera de coordinación prismática trigonal, mientras que cada selenio está unido a tres átomos de wolframio en una geometría piramidal. El enlace tungsteno-selenio tiene una longitud de 0,2526 nm, y la distancia entre los átomos de selenio es de 0,334 nm.[4]​Es un ejemplo bien estudiado de material en capas. Las capas se apilan mediante interacciones de van der Waals. El WSe2 es un semiconductor muy estable del grupo de los dicalcogenuros de metales de transición VI.

Estructura y propiedades[editar]

El polimorfo hexagonal (P63/mmc) 2H-WSe2 es isotípico con el MoS2 hexagonal. La estructura reticular bidimensional tiene W y Se dispuestos periódicamente en capas con simetría hexagonal. Al igual que en el grafito, las interacciones de van der Waals mantienen las capas unidas; sin embargo, las capas 2D en WSe2 no son atómicamente finas. El gran tamaño del catión W hace que la estructura reticular del WSe2 sea más sensible a los cambios que la del MoS2.[5]​

Además de la típica estructura hexagonal semiconductora, existe un segundo polimorfo metálico de WSe2. Esta fase 1T-WSe2, se basa en una simetría tetragonal con una capa de WSe2 por unidad de repetición. La fase 1T-WSe2 es menos estable y transiciona a la fase 2H-WSe2.[5]​ [6]​El WSe2 puede formar una estructura similar al fullereno.

El módulo de Young varía mucho en función del número de capas de una escama. Para una sola monocapa, el módulo de Young registrado es de 258,6 ± 38,3 GPa.[7]​

Síntesis[editar]

El calentamiento de películas finas de wolframio bajo presión de selenio gaseoso y a altas temperaturas (>800 K) mediante la técnica de deposición por pulverización catódica hace que las películas cristalicen en estructuras hexagonales con la relación estequiométrica correcta.[8]​

   W + 2 Se → WSe2

Posibles aplicaciones[editar]

Imagen al microscopio (STEM) de ​WSe2 a 500 °C en la que se aprecian defectos triples

Imagen atómica de una monocapa de WSe2 que muestra simetría hexagonal y defectos triples. Barra de escala: 2 nm (0,5 nm en el recuadro).[9]​

A menudo se discuten las aplicaciones potenciales de los dicalcogenuros de metales de transición en células solares y fotónica[13] El WSe2 tiene una separación de banda óptica de ~1,35 eV con una dependencia de la temperatura de -4,6×10-4 eV/K.[10]​ Los fotoelectrodos de WSe2 son estables tanto en condiciones ácidas como básicas, lo que los hace potencialmente útiles en células solares electroquímicas.[11]​[12]​[13]​

Las propiedades de las monocapas de WSe2 difieren de las del estado masivo, como es típico en los semiconductores. Las monocapas de WSe2 exfoliadas mecánicamente son materiales fotovoltaicos transparentes con propiedades LED.[14]​ Las células solares resultantes pasan el 95 por ciento de la luz incidente, y una décima parte del cinco por ciento restante se convierte en energía eléctrica.[15]​[16]​ El material puede cambiarse de tipo p a tipo n cambiando el voltaje de un electrodo metálico adyacente de positivo a negativo, lo que permite que los dispositivos fabricados con él tengan bandgaps sintonizables.[17]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ Chiu, Ming-Hui; Zhang, Chendong; Shiu, Hung-Wei; Chuu, Chih-Piao; Chen, Chang-Hsiao; Chang, Chih-Yuan S.; Chen, Chia-Hao; Chou, Mei-Yin; Shih, Chih-Kang; Li, Lain-Jong (2015). «Determination of band alignment in the single-layer MoS2/WSe2 heterojunction». Nature Communications 6: 7666. Bibcode:2015NatCo...6.7666C. PMC 4518320. PMID 26179885. arXiv:1406.5137. doi:10.1038/ncomms8666. 
  2. ↑ Número CAS
  3. ↑ Holleman, A. F., ed. (2001). Holleman-Wiberg inorganic chemistry. Academic. ISBN 978-0-12-352651-9. 
  4. ↑ Schutte, W.J.; De Boer, J.L.; Jellinek, F. (1986). «Crystal Structures of Tungsten Disulfide and Diselenide». Journal of Solid State Chemistry 70 (2): 207-209. Bibcode:1987JSSCh..70..207S. doi:10.1016/0022-4596(87)90057-0. 
  5. ↑ a b Eftekhari, Ali (2017). «Tungsten dichalcogenides (WS 2 , WSe 2 , and WTe 2 ): materials chemistry and applications». Journal of Materials Chemistry A (en inglés) 5 (35): 18299-18325. ISSN 2050-7488. doi:10.1039/C7TA04268J. 
  6. ↑ Ma, Yuqiang; Liu, Bilu; Zhang, Anyi; Chen, Liang; Fathi, Mohammad; Shen, Chenfei; Abbas, Ahmad N.; Ge, Mingyuan; Mecklenburg, Matthew; Zhou, Chongwu (28 de julio de 2015). «Reversible Semiconducting-to-Metallic Phase Transition in Chemical Vapor Deposition Grown Monolayer WSe 2 and Applications for Devices». ACS Nano (en inglés) 9 (7): 7383-7391. ISSN 1936-0851. PMID 26125321. doi:10.1021/acsnano.5b02399. 
  7. ↑ Falin, Alexey; Holwill, Matthew; Lv, Haifeng; Gan, Wei; Cheng, Jun; Zhang, Rui; Qian, Dong; Barnett, Matthew R.; Santos, Elton J. G.; Novoselov, Konstantin S.; Tao, Tao; Wu, Xiaojun; Li, Lu Hua (23 de febrero de 2021). «Mechanical Properties of Atomically Thin Tungsten Dichalcogenides: WS 2 , WSe 2 , and WTe 2». ACS Nano 15 (2): 2600-2610. PMID 33503379. S2CID 231719536. arXiv:2101.11869. doi:10.1021/acsnano.0c07430. 
  8. ↑ Pouzet, J.; Bernede, J.C.; Khellil, A.; Essaidi, H.; Benhida, S. (1992). «Preparation and characterization of tungsten diselenide thin films». Thin Solid Films 208 (2): 252-259. Bibcode:1992TSF...208..252P. doi:10.1016/0040-6090(92)90652-R. 
  9. ↑ Mak, Kin Fai; Shan, Jie (2016). «Photonics and optoelectronics of 2D semiconductor transition metal dichalcogenides». Nature Photonics 10 (4): 216-226. Bibcode:2016NaPho..10..216M. S2CID 124091327. doi:10.1038/nphoton.2015.282. 
  10. ↑ Upadhyayula, L.C.; Loferski, J.J.; Wold, A.; Giriat, W.; Kershaw, R. (1968). «Semiconducting Properties of Single Crystals of n- and p-Type Tungsten Diselenide (WSe2)». Journal of Applied Physics 39 (10): 353-358. Bibcode:1968JAP....39.4736U. doi:10.1063/1.1655829. 
  11. ↑ Gobrecht, J.; Gerischer, H.; Tributsch, H. (1978). «Electrochemical Solar Cell Based on the d-Band Semiconductor Tungsten-Diselenide». Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie 82 (12): 1331-1335. doi:10.1002/bbpc.19780821212. 
  12. ↑ Xia, Fengnian; Wang, Han; Xiao, Di; Dubey, Madan; Ramasubramaniam, Ashwin (2014). «Two-dimensional material nanophotonics». Nature Photonics 8 (12): 899-907. Bibcode:2014NaPho...8..899X. S2CID 14682447. arXiv:1410.3882. doi:10.1038/nphoton.2014.271. 
  13. ↑ Zhang, Xin; Qiao, Xiao-Fen; Shi, Wei; Wu, Jiang-Bin; Jiang, De-Sheng; Tan, Ping-Heng (2015). «Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material». Chem. Soc. Rev. 44 (9): 2757-85. Bibcode:2015arXiv150200701Z. PMID 25679474. S2CID 3215062. arXiv:1502.00701. doi:10.1039/C4CS00282B. 
  14. ↑ Li, Hai; Wu, Jumiati; Yin, Zongyou; Zhang, Hua (2014). «Preparation and Applications of Mechanically Exfoliated Single-Layer and Multilayer MoS2 and WSe2 Nanosheets». Accounts of Chemical Research 47 (4): 1067-1075. PMID 24697842. doi:10.1021/ar4002312. 
  15. ↑ «Tungsten diselenide shows potential for ultrathin, flexible, semi-transparent solar cells». Gizmag.com. 11 de marzo de 2014. Consultado el 17 de agosto de 2014. 
  16. ↑ Florian Aigenr (10 de marzo de 2014). «Atomically thin solar cells». Vienna University of Technology. Consultado el 18 de agosto de 2014. 
  17. ↑ Lee, Sung-Joon; Lin, Zhaoyang; Huang, Jin; Choi, Christopher; Chen, Peng; Liu, Yuan; Guo, Jian; Jia, Chuancheng; Wang, Yiliu; Liao, Qingliang; Shakir, Imran; Duan, Xidong; Dunn, Bruce; Zhang, Yue; Huang, Yu; Duan, Xiangfeng (2020). «Programmable devices based on reversible solid-state doping of two-dimensional semiconductors with superionic silver iodide». Nature Electronics 3 (10): 630-637. S2CID 224896469. doi:10.1038/s41928-020-00472-x. 

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