Paul Simmonds mira su sistema de epitaxia de haz molecular (MBE) de la misma manera que otros chicos hacen un Porsche rojo manzana de caramelo. La máquina de ciencia ficción utilizada para diseñar y crear nuevos materiales a nivel atómico ilumina sus ojos con pura alegría.

MBE es una técnica de vanguardia que permite el diseño y creación de materiales completamente nuevos que no existen en la naturaleza. Al crear condiciones extremas de vacío y temperatura, el instrumento obliga a los átomos a combinarse en capas de cristal a nanoescala únicas. Añadiendo capas adicionales de cristales de diseño, se pueden crear nuevos materiales con propiedades específicas o inusuales.

Simmonds, un graduado de Cambridge, llegó a Boise State en octubre de la Universidad de California, Los Angeles, donde dirigió el Laboratorio Integrado de NanoMateriales. Antes de que, pasó un tiempo como postdoctorado en Yale. Ahora es profesor asistente tanto en el Departamento de Física como en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

Una negociación clave durante el proceso de entrevista fue su capacidad para comprar un sistema MBE para su laboratorio de Boise State. Si bien no consiguió un modelo nuevo y espectacular, que cuesta más de un millón de dólares, encontró uno que había sido utilizado por la Fuerza Aérea y sus afiliados y lo ha estado renovando y personalizando en su laboratorio en el Edificio de Aulas de Usos Múltiples.

Si bien todavía queda mucho trabajo por hacer para que esté completamente en funcionamiento, será un nuevo recurso valioso disponible para los profesores y estudiantes de Boise State y para los miembros de la industria que quieran colaborar con Simmonds en su investigación.

"MBE nos permite controlar las propiedades de los nuevos cristales con una precisión exquisita, hasta el nivel atómico, ", Dijo Simmonds." Podemos cultivar nanomateriales con características de solo unas mil millonésimas de metro de ancho, e incluso controlar cuántos electrones tienen en su interior ".

En una palabra, Así es como funciona.

La máquina es un poco como un pintor en aerosol atómico. Varios "brazos" se cargan con elementos como germanio o aluminio, que luego se emiten como átomos sobre la superficie de un sustrato en una cámara de vacío. Los átomos en la superficie eventualmente se ordenan en un patrón, y continúe haciéndolo hasta que se forme una superficie sólida. Luego se inicia una nueva capa y el proceso se repite hasta que, a veces muchas horas después, se consigue el producto final.

"El punto fuerte de esto es que es tan versátil, ", Dijo Simmonds." Puede hacer todo tipo de materiales:metales, materiales de óxido, semiconductores ... "

El proceso también controla la pureza del material. Hay métodos más rápidos pero no pueden competir con el material, calidad, resolución y control que ofrece MBE.

Simmonds planea basarse en investigaciones anteriores que hizo sobre una familia de nanoestructuras semiconductoras llamadas puntos cuánticos III-V. Los puntos cuánticos son útiles para convertir la luz en electricidad, o electricidad en luz. Su primer proyecto utilizará esta tecnología para crear un nuevo tipo de dispositivo para recolectar el calor residual y convertirlo en electricidad útil. Un ejemplo de calor residual sería una central eléctrica que pierde un porcentaje de su energía térmica generada por el gas, carbón o energía nuclear.

"Si podemos capturar este calor que de otro modo se pierde y convertirlo en electricidad con nuestros dispositivos, luego, la eficiencia general de la central eléctrica aumenta significativamente, ", dijo. Actualmente está buscando subvenciones para financiar esta línea de investigación.

Simmonds dijo que los sistemas MBE se utilizan en laboratorios de todo el mundo para traspasar los límites de la física. ciencia de los Materiales, Ingenieria Eléctrica, química y más.

"La cantidad de cosas que pueden hacer es enorme, " él dijo, "y son muy interdisciplinarios".