Por Pesach Benson • 8 de octubre de 2025

Jerusalén, 8 de octubre de 2025 (TPS-IL) — Científicos en Alemania e Israel han encontrado una nueva forma de estudiar algunos de los materiales más pequeños y prometedores de la Tierra, un avance que podría ayudar a crear mejores baterías, electrónica flexible y dispositivos de energía limpia.

Los materiales, conocidos como MXenes, están compuestos por láminas de apenas unos pocos átomos de grosor. Pueden conducir electricidad, almacenar energía e incluso interactuar con la luz de maneras que podrían hacer que las tecnologías futuras sean más rápidas, pequeñas y eficientes. Pero hasta ahora, los investigadores solo podían estudiar los MXenes en grandes pilas de capas superpuestas. Eso dificultaba comprender lo que cada capa individual podía hacer por sí sola.

Los MXenes han generado entusiasmo durante años debido a su potencial en la tecnología de próxima generación, desde baterías de carga ultrarrápida y celdas solares hasta pantallas flexibles y membranas de purificación de agua. Pero para hacer realidad esas ideas, los científicos primero necesitan comprender exactamente cómo se comportan estos materiales a las escalas más pequeñas.

Un equipo de investigación liderado por el Dr. Andreas Furchner del Helmholtz-Zentrum Berlin y el Dr. Ralfy Kenaz de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha resuelto ese problema. Utilizaron un nuevo método óptico llamado elipsometría microespectroscópica (SME) para examinar escamas individuales de MXene una por una. Los hallazgos se publicaron en la revista revisada por pares ACS Nano.

La técnica funciona haciendo incidir luz cuidadosamente controlada sobre muestras microscópicas y midiendo cómo la luz se refleja. A partir de esa reflexión, los científicos pueden determinar qué tan bien conduce la electricidad el material y cómo su estructura afecta el rendimiento. A diferencia de los métodos antiguos, la SME no daña la muestra y puede completar un análisis completo en menos de un minuto.

«Lo verdaderamente sobresaliente de este trabajo es que en menos de un minuto podemos medir directamente las propiedades ópticas, estructurales y eléctricas de escamas individuales de MXene, todo de forma no destructiva», dijo Kenaz, co-inventor del método. «Normalmente, estas mediciones requieren tres instrumentos diferentes y mucho más tiempo».

Furchner dijo que el nuevo enfoque brinda a los científicos una imagen clara de cómo se comporta cada escama. «Medir cómo las escamas individuales de MXene interactúan con la luz nos permitió identificar variaciones diminutas en el grosor y la conductividad», dijo. «Nos entusiasmó ver cuán estrechamente los resultados coincidían con técnicas mucho más lentas y destructivas».

El equipo descubrió que cuando las capas de MXene se vuelven más delgadas, su resistencia eléctrica aumenta, un detalle crucial para diseñar componentes electrónicos fiables y eficientes. La nueva técnica también pudo igualar la precisión de potentes herramientas de imagen, como los microscopios electrónicos, confirmando su precisión.

«Este trabajo proporciona una hoja de ruta para integrar los MXenes en tecnologías reales al ofrecer una visión directa de sus propiedades intrínsecas sin la interferencia de capas apiladas o impurezas», dijo el Prof. Ronen Rapaport de la Universidad Hebrea. «Al refinar cómo estudiamos estos materiales, estamos allanando el camino para su uso en dispositivos de energía y optoelectrónicos».

Según el Dr. Tristan Petit del Helmholtz-Zentrum Berlin, la nueva técnica podría tener un impacto aún mayor. «Esto abre nuevos campos de investigación que antes solo eran posibles con instalaciones de rayos X grandes y costosas», dijo. «Ahora podemos hacer un trabajo similar en un laboratorio normal, mucho más rápido».

Los MXenes pueden almacenar y liberar energía eléctrica de manera extremadamente eficiente, lo que los hace prometedores para las baterías de iones de litio y de estado sólido de próxima generación. Debido a que son delgados y flexibles, los MXenes podrían alimentar dispositivos portátiles, ropa inteligente o electrónica plegable. Esto también hace que los MXenes sean ideales para su uso en supercondensadores, dispositivos que entregan ráfagas rápidas de energía y se recargan mucho más rápido que las baterías normales.

Su capacidad para interactuar con la luz y conducir electricidad también hace que los MXenes sean útiles para celdas solares y sistemas fotoquímicos que convierten la luz solar en energía limpia. En particular, los MXenes pueden mejorar la producción de hidrógeno al actuar como catalizadores en reacciones de división del agua.

Dado que los MXenes pueden filtrar metales pesados y sales del agua, los científicos los están explorando para membranas de desalinización y tecnologías de limpieza ambiental. Los investigadores también están estudiando los MXenes para su posible uso en biosensores, sistemas de administración de fármacos y diagnósticos médicos.

Como dijo el Dr. Petit: «Esta es una poderosa demostración de cómo la colaboración y la física avanzada pueden acelerar la ciencia de los materiales. Los MXenes son solo el principio».