Los científicos suelen buscar nanoestructuras libres de defectos. Sin embargo, en este caso, el investigador de la UPV / EHU Angel Rubio y sus colaboradores han aprovechado al máximo los defectos estructurales de los nanotubos de nitruro de boro. El resultado de su investigación es una nueva fuente emisora ​​de luz que puede incorporarse fácilmente a la tecnología microelectrónica actual. La investigación también ha dado lugar a una patente.

El nitruro de boro es un material prometedor en el campo de la nanotecnología, gracias a sus excelentes propiedades aislantes, resistencia y estructura bidimensional similar al grafeno. Y específicamente las propiedades del nitruro de boro hexagonal, el foco de esta investigación, son muy superiores a los de otros metales y semiconductores que se utilizan actualmente como emisores de luz, por ejemplo, en aplicaciones vinculadas al almacenamiento óptico (DVD) o comunicaciones. "Es extremadamente eficiente en la emisión de luz ultravioleta, uno de los mejores disponibles actualmente en el mercado, ”remarcó el investigador de la UPV / EHU Ángel Rubio.

Sin embargo, la emisión de luz de los nanotubos de nitruro de boro tiene lugar dentro de un rango muy limitado del espectro ultravioleta, lo que significa que no se pueden utilizar en aplicaciones en las que la emisión debe producirse dentro de un rango más amplio de frecuencias y de forma controlada (por ejemplo, en aplicaciones que utilizan luz visible).

La investigación llevada a cabo por el Grupo de NanoBio Espectroscopía de la UPV / EHU ha encontrado una solución para superar esta limitación, y abrir la puerta al uso de nanotubos de nitruro de boro hexagonales en aplicaciones comerciales.

Han demostrado que al aplicar un campo eléctrico perpendicular al nanotubo, es posible conseguir que este último emita luz en todo el espectro desde el infrarrojo hasta el ultravioleta lejano y controlarlo de forma sencilla. Esta facilidad de control solo se encuentra en los nanotubos debido a su geometría cilíndrica (se trata de estructuras tubulares con longitudes del orden de micrómetros, y diámetros del orden de nanómetros).

Rubio ha estado trabajando con nanotubos de nitruro de boro durante casi 20 años. "Los propusimos teóricamente, y luego se encontraron experimentalmente. Hasta aquí, todas nuestras predicciones teóricas han sido confirmadas, y eso es muy gratificante, ", explicó. Una vez que se conocieron las propiedades del nitruro de boro hexagonal en capas y su eficiencia extremadamente alta en la emisión de luz, Esta investigación buscó demostrar que estas propiedades no se pierden en los nanotubos. "Sabíamos que cuando se enrollaba una hoja y se formaba un tubo, se produjo un fuerte acoplamiento con el campo eléctrico y eso nos permitiría cambiar la emisión de luz. Queríamos mostrar "y de hecho mostraron, "que la eficiencia de emisión de luz no se estaba perdiendo debido al hecho de que se formó el nanotubo, y que también es controlable ".

Ausencias de boro

El dispositivo funciona sobre la base del uso de defectos naturales (o inducidos) en nanotubos de nitruro de boro. En particular, los defectos que permiten una emisión controlada son los huecos que aparecen en la pared del nanotubo debido a la ausencia de un átomo de boro, que es el defecto más común en su fabricación. "Todos los nanotubos son muy similares, pero el hecho de que tenga estos defectos hace que el sistema sea operativo y eficiente, y lo que es mas, cuantos más defectos tengas, mejor funciona ".

Rubio destacó "la sencillez" del dispositivo propuesto. "Es un dispositivo que funciona con defectos, no tiene que ser puro, y es muy fácil de construir y controlar ". Los nanotubos se pueden sintetizar usando métodos estándar en la comunidad científica para producir nanotubos inorgánicos; las estructuras sintetizadas como resultado tienen defectos naturales, y es posible incorporar más si se desea mediante simple, Procesos de irradiación post-síntesis. "Tiene una configuración de transistor tradicional, y lo que proponemos funcionaría con los dispositivos electrónicos actuales, ", enfatizó. La parte" menos atractiva ", según lo especificado por Rubio, es que los nanotubos de nitruro de boro todavía se producen solo en cantidades muy pequeñas, y todavía no existe un proceso de síntesis económicamente viable a escala comercial.

Más allá del grafeno

Rubio no tiene ninguna duda sobre el potencial de los nuevos materiales basados ​​en sistemas bidimensionales, y específicamente, de compuestos que ofrecen una alternativa al grafeno, igual que, por ejemplo, nitruro de boro hexagonal. Sin perjuicio del grafeno, Rubio cree que el campo alternativo podría tener un mayor potencial a largo plazo y necesita ser explorado:"Es un campo que ha estado activo durante los últimos quince años, aunque ha sido menos visible. Trabajamos con nitruro de boro hexagonal desde 1994, es como nuestro hijo, y creo que ha abierto un campo de investigación atractivo, a los que se unen cada vez más grupos ".