Desde Terminator hasta el traje de Spiderman, los robots y dispositivos que se reparan solos abundan en las películas de ciencia ficción. Sin embargo, en realidad, el uso y el desgaste reducen la efectividad de los dispositivos electrónicos hasta que necesitan ser reemplazados. ¿Qué es la pantalla rota de su teléfono móvil que se cura sola de la noche a la mañana, o los paneles solares que brindan energía a los satélites que reparan continuamente el daño causado por los micro-meteoritos?

El campo de los materiales de autorreparación se está expandiendo rápidamente, y lo que solía ser ciencia ficción pronto podría convertirse en realidad, gracias a Technion, los científicos del Instituto de Tecnología de Israel que desarrollaron semiconductores de nanocristales ecológicos capaces de autorrepararse. Sus hallazgos, publicados recientemente en Advanced Functional Materials , describen el proceso, en el que un grupo de materiales llamados perovskitas dobles muestran propiedades de autorreparación después de ser dañados por la radiación de un haz de electrones. Las perovskitas, descubiertas por primera vez en 1839, han captado recientemente la atención de los científicos debido a sus características electroópticas únicas que las hacen muy eficientes en la conversión de energía, a pesar de su bajo costo de producción. Se ha puesto un esfuerzo especial en el uso de perovskitas a base de plomo en células solares de alta eficiencia.

El grupo de investigación Technion del profesor Yehonadav Bekenstein de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de Materiales y el Instituto de Estado Sólido del Technion está buscando alternativas ecológicas al plomo tóxico y la ingeniería de perovskitas sin plomo. El equipo se especializa en la síntesis de cristales a nanoescala de nuevos materiales. Al controlar la composición, la forma y el tamaño de los cristales, cambian las propiedades físicas del material.

Los nanocristales son las partículas materiales más pequeñas que se mantienen naturalmente estables. Su tamaño hace que ciertas propiedades sean más pronunciadas y permite enfoques de investigación que serían imposibles en cristales más grandes, como la obtención de imágenes mediante microscopía electrónica para ver cómo se mueven los átomos en los materiales. Este fue, de hecho, el método que permitió el descubrimiento de la autorreparación en las perovskitas sin plomo.

Las nanopartículas de perovskita se produjeron en el laboratorio del profesor Bekenstein mediante un proceso breve y sencillo que consiste en calentar el material a 100 °C durante unos minutos. Cuando Ph.D. Los estudiantes Sasha Khalfin y Noam Veber examinaron las partículas usando un microscopio electrónico de transmisión y descubrieron el emocionante fenómeno. El haz de electrones de alto voltaje utilizado por este tipo de microscopio provocó fallas y agujeros en los nanocristales. Luego, los investigadores pudieron explorar cómo estos agujeros interactúan con el material que los rodea y se mueven y transforman dentro de él.

Vieron que los agujeros se movían libremente dentro del nanocristal, pero evitaban sus bordes. Los investigadores desarrollaron un código que analizó docenas de videos realizados con el microscopio electrónico para comprender la dinámica del movimiento dentro del cristal. Descubrieron que se formaban agujeros en la superficie de las nanopartículas y luego se movían a áreas internas energéticamente estables. Se planteó la hipótesis de que la razón del movimiento de los agujeros hacia el interior eran moléculas orgánicas que recubrían la superficie de los nanocristales. Una vez que se eliminaron estas moléculas orgánicas, el grupo descubrió que el cristal expulsó espontáneamente los agujeros a la superficie y los sacó, volviendo a su estructura prístina original; en otras palabras, la corteza se reparó sola.

Este descubrimiento es un paso importante hacia la comprensión de los procesos que permiten que las nanopartículas de perovskita se curen a sí mismas y allana el camino para su incorporación en paneles solares y otros dispositivos electrónicos. + Explora más

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