Se podría ahorrar más material al fabricar obleas en el futuro. Las sierras ultradelgadas hechas de nanotubos de carbono y diamante podrían cortar obleas de silicio con una mínima pérdida de corte. Un nuevo método permite fabricar los alambres de sierra.

No se puede aserrar sin producir aserrín, y eso puede resultar caro si, por ejemplo, el "polvo" proviene de la fabricación de obleas en las industrias fotovoltaica y de semiconductores, donde se ha aceptado como inevitable una pérdida de corte relativamente alta, si es muy lamentable, hecho de la vida. Pero ahora los científicos del Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales IWM en Friburgo junto con colegas de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia CSIRO han desarrollado un alambre de sierra que está configurado para efectuar reducciones dramáticas en la pérdida de corte:en lugar de acero impregnado con diamante. cables los investigadores utilizan hilos ultrafinos y extremadamente estables hechos de nanotubos de carbono recubiertos de diamante.

El potencial de los nanotubos de carbono recubiertos se conoce desde hace mucho tiempo:las posibles aplicaciones incluyen su uso como material compuesto duro y resistente o como componente de sensores y generadores termoeléctricos altamente sensibles. Sin embargo, el nuevo material es extremadamente difícil de sintetizar. Los diamantes solo crecen en condiciones extremas, a temperaturas de alrededor de 900 grados Celsius en una atmósfera que contiene hidrocarburos. Cultivar diamantes en nanotubos es una propuesta complicada, porque el carbono tiende a formar grafito. Para catalizar la formación de la fase de diamante, es necesario utilizar hidrógeno reactivo para prohibir la deposición de grafito. Sin embargo, este proceso también daña los nanotubos de carbono.

Pero el científico de IWM Manuel Mee encontró una solución para proteger los finos nanotubos de carbono, que crecen como bosques sobre un sustrato:"Durante nuestros primeros experimentos, La sílice fundida de la cámara de reacción entró en contacto accidentalmente con el plasma de recubrimiento. Se posó sobre el sustrato y lo protegió contra el hidrógeno agresivo ". Y para su sorpresa, los diamantes en realidad crecieron en esta capa. "Lo que siguió fue cuidadoso, trabajo minucioso, "señala Mee." Tuvimos que estudiar la capa de óxido de silicio, que fue depositado de manera indefinida, y encontrar un método para controlar la deposición y optimizar el proceso ”. Las pruebas realizadas con un microscopio electrónico de transmisión en el laboratorio de CSIRO en Australia revelaron que los nanotubos sobrevivieron bajo su capa protectora.

Una historia de éxito entre Alemania y Australia

Cómo proceder exactamente a partir de ahí era la pregunta que ahora enfrentaban los científicos. Si encontraran una forma de recubrir con diamante los nanohilos que los especialistas de CSIRO fabrican a partir de nanotubos, estos nanohilos recubiertos de diamante podrían usarse para fabricar sierras ultradelgadas capaces de cortar obleas de silicio, por ejemplo. El equipo australiano de CSIRO es uno de los principales expertos mundiales con el know-how para fabricar hilos a partir de nanotubos de carbono. El proceso de fabricación requiere "bosques" especiales de nanotubos de carbono, que puede extraerse como un "fieltro" ultrafino y retorcerse en un hilo muy fino de diez a veinte micrómetros de diámetro. En principio, este hilo diamantado es el material ideal sobre el que basar una nueva generación de sierras, que podría utilizarse en la industria solar, por ejemplo. Como explica Mee:"Los nuevos alambres de sierra ofrecían la promesa de ser muy superiores a los alambres de acero tradicionales. Debido a su alta resistencia a la tracción, se pueden fabricar mucho más delgados que los alambres de acero, y eso significa una pérdida de corte significativamente menor ".

Mientras tanto, el físico ha logrado implementar su idea. Ya se ha presentado una solicitud de patente conjunta de Fraunhofer y CSIRO para el método y los productos correspondientes. Mee y sus colegas están realizando actualmente pruebas de aserrado. "Para poder mostrar a nuestros socios en la industria el potencial que tiene la tecnología, "dice Mee, "Tenemos que demostrar cómo puede ayudar a las empresas solares a ahorrar material al procesar obleas".