Investigadores de TU Delft en los Países Bajos, en colaboración con un equipo de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), han encontrado una manera de crear y limpiar pequeños sensores mecánicos de manera escalable. Crearon estos sensores suspendiendo una hoja bidimensional de nitruro de boro hexagonal (h-BN), o 'grafeno blanco' sobre pequeños agujeros en un sustrato de silicio. Esta innovación podría dar lugar a sensores de presión y gas extremadamente pequeños para la electrónica del futuro.

El nitruro de boro hexagonal (h-BN) es un material interesante con una estructura de celosía de panal similar a la del grafito. Pero mientras el grafito conduce la electricidad, mientras que h-BN actúa como aislante. Esta propiedad hace que h-BN sea popular como lubricante de alta gama, especialmente en aplicaciones industriales donde la conductividad eléctrica no es deseable. Dado que h-BN tiene el beneficio adicional de ser química y térmicamente más estable que el grafito, También se utiliza en entornos hostiles como el espacio, por ejemplo, en aplicaciones ultravioleta profunda.

Materia pegajosa

Mientras que las capas del grafeno de material bidimensional se pueden exfoliar del grafito con cinta adhesiva, crear capas únicas de h-BN es mucho más difícil. La razón de esto es que las capas que componen el h-BN se 'adhieren' entre sí, y a otros materiales, con mucha más fuerza que las capas de grafeno. Por lo tanto, no muchos investigadores han podido estudiar las propiedades de h-BN como material 2-D hasta ahora. "Solo hay dos o tres instituciones en el mundo que pueden producir capas bidimensionales de grafito blanco, y la Universidad de Cambridge es uno de ellos, ", dijo el autor principal Santiago J. Cartamil-Bueno." Este proyecto es un éxito gracias a nuestra eficaz colaboración con ellos ".

Usando una técnica llamada deposición química de vapor, investigadores de la Universidad de Cambridge hicieron crecer una hoja de h-BN de un átomo de espesor, o 'grafeno blanco, "en un trozo de papel de aluminio. Luego lo enviaron por correo a TU Delft en los Países Bajos. Allí, a través de una serie de pasos, los investigadores de Delft transfirieron la hoja de grafeno blanco transparente a un sustrato de silicio que contiene pequeñas cavidades circulares. Al hacerlo, crearon "tambores" microscópicos. Estos tambores funcionan como resonadores mecánicos y podrían usarse como sensores infinitesimales de gas o presión, por ejemplo en teléfonos móviles.

Limpiar los tambores

Si bien la creación de los tambores h-BN fue un desafío significativo en sí mismo, este proyecto planteó otro, desafío aún mayor. Como resultado de los pasos necesarios para transferir la hoja monoatómica al sustrato de silicio, los tambores estaban contaminados con varios polímeros. Las contaminaciones comunes como esta son indeseables ya que cambian las propiedades de los sensores. El resultado es que todos los sensores pueden comportarse de manera ligeramente diferente. "Para superar a los sensores normales del mercado, sin embargo, es importante que todos los sensores 2-D se comporten exactamente de la misma manera, "Explica Cartamil-Bueno.

Los investigadores de Delft encontraron una solución:usar gas ozono, lograron limpiar los tambores. El gas agresivo eliminó todos los polímeros orgánicos. Sin embargo, trazas de PMMA, un polímero con componentes inorgánicos, se quedaron atrás en los resonadores. "Afortunadamente, este problema se puede resolver utilizando solo sustratos orgánicos mientras se transfiere la hoja de grafito blanco a las cavidades, "dice Cartamil-Bueno. Así, los investigadores de Delft han proporcionado una prueba de principio para la fabricación de sensores increíblemente pequeños para la electrónica del futuro.