Representación de un láser infrarrojo que golpea una llama. Los investigadores de Husker han demostrado cómo un láser puede modificar las reacciones químicas que tienen lugar dentro de una llama, permitiéndoles recubrir materiales con productos químicos que mejoran el rendimiento y evitando un efecto secundario que complica la construcción de semiconductores y otros componentes microelectrónicos. Crédito:Scott Schrage | Comunicación Universitaria
La introducción de impurezas químicas en un material con el fin de adaptar sus propiedades o rendimiento, a veces llamado dopaje, ha demostrado ser vital durante mucho tiempo en la ingeniería electrónica. especialmente la fabricación de semiconductores y otros componentes microelectrónicos.
Dopando una capa microscópicamente delgada de diamante con boro, por ejemplo, lo prepara para su uso en sensores electroquímicos haciéndolo más sensible a los agentes que está sintonizado para detectar. Desafortunadamente, el dopaje puede mezclar la estructura atómica ordenada con precisión del diamante y otros materiales cristalinos, disminución de la conductividad y otras propiedades que los hacen tan apreciados en primer lugar.
Yongfeng Lu de Nebraska y sus colegas decidieron experimentar con un enfoque emergente basado en láser para el problema de la cristalinidad. utilizando diamantes dopados con boro como caso de estudio.
Las llamas se pueden utilizar para quemar productos químicos gaseosos, produciendo moléculas que luego reaccionan con un material subyacente y lo recubren con el dopante deseado. Después de disparar un láser finamente sintonizado a una llama para modificar la química que tiene lugar dentro de ella, Los investigadores encontraron que el diamante dopado con boro resultante tenía una mayor integridad cristalina que sin el láser.
Esa cristalinidad permitió que las cargas eléctricas se movieran más rápido a través del material que una contraparte disponible comercialmente. Cuando los investigadores probaron el material como un electrodo en un sensor de glucosa, del tipo que se usa para evaluar la diabetes, descubrieron que podía detectar concentraciones más bajas de azúcar. Y el diamante dopado con boro en sí creció a un ritmo sustancialmente más rápido cuando se fabricó con láser que sin él.
Estudiar más los principios generales y los resultados específicos de la aplicación de láseres cuando se dopan materiales podría ayudar a ampliar el cuello de botella cristalino que ha limitado durante mucho tiempo a la industria de los semiconductores, dijeron los investigadores. Equilibrar los beneficios del dopaje y la cristalinidad podría ayudar a refinar materiales críticos en microelectrónica, óptica, detección y almacenamiento de energía.
