Crean nuevos nanocristales que revolucionarán la electrónica

Los nanocristales semiconductores no le dirán nada a la mayoría de las personas. Ni siquiera a los que tienen una televisón LED de última generación y se pasan horas mirándolos sin darse cuenta de que son los responsables de esos colores tan vivos y de ese contraste extraordinario. Ahora un grupo de investigadores le ha dado una vuelta a la manera de fabricar esos nanocristales que promete revolucionar no solo las teles de casa sino gran parte de los aparatos electrónicos.

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Los nanocristales —como los que usan las teles LED más modernas, los paneles solares o los dispositivos para obtener imágenes moleculares y celulares— están hechos de pequeñísimas esferas con átomos dispuestos de manera regular. También existen los nanocristales intermetalicos, que funcionan mejor que los anteriores pero que, a pesar de que en teoría pueden usarse miles de metales, en la realidad solo unos pocos se han podido usar para fabricarlos. Estos nanocHasta ahora.

El nuevo método creado por los investigadores del ETH de Zurich y publicado en la revista Science Advaces permite realizar casi todas las combinaciones de metales posibles. "Nuestro método es sencillo e intuitivo, tan intuitivo que nos sorprendió que nadie hubiera tenido esta idea antes que nosotros", afirma Maksym Yarema uno de los autores principales de la investigación.

Los investigadores afirman que en la manera convencionales de producir nanocristales de un solo metal, los átomos metálicos se sulen introducir como sales, es decir, diluidos en una solución en la que luego se forman los nanocristales. "Teóricamente, esto también puede hacerse con dos metales diferentes, pero en la práctica es difícil, o incluso imposible, combinar metales distintos en el reactor", explica Yarema.

Los científicos de la ETH pensaron probar con la amalgama, un método que se lleva usando durante años por buscadores de oro y odontólogos, que lo utilizan como material de relleno. La amalgama es un tipo de fusión o mezcla de metales que funciona con cualquier metal líquido como el mercurio (líquido a temperatura ambiente), el galio (a 30 grados centígrados), el indio (157 grados) o el estaño (232 grados).

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El equipo consiguió llevar a cabo la amalgama a escala nanométrica. Para ello dispersaron los nanocristales de un metal como la plata y luego añadieron los átomos del segundo metal, por ejemplo, el galio, y calentaron la la mezcla a unos 300 grados. En un primer lugar esa temperatura provoca que se rompan los enlaces químicos de la amida de galio, lo que permite que el galio líquido se acumule en los nanocristales de plata. Pero luego el galio líquido se introduce en la plata sólida y con el tiempo se forma una nueva red cristalina, en la que los átomos de plata y galio se disponen regularmente.

Finalmente se vuelve a enfriar y tras diez minutos los nanocristales están listos. El equipo comprobó que esta técnica se puede emplear en otras combinaciones de metales como el oro-galio, el cobre-galio y el paladio-zinc. También vieron que tanto la proporción de metales en los nanocristales como el tamaño final de las esferas se puede controlar con precisión.

"Nos sorprende la eficacia de la amalgama a escala nanométrica. Tener un componente metálico líquido es la clave para una aleación rápida y uniforme dentro de cada nanocristal", admite Yarema.

La posibilidad de controlar con exactitud la composición y el tamaño de los nanocristales y la de combinar los metales casi a voluntad hacen que los investigadores sean muy optimistas sobre el uso de esta técnica para crear nuevos componentes electrónicos. "Como la síntesis de amalgama de nanocristales permite tantas composiciones nuevas, no podemos esperar a verlas en funcionamiento en la catálisis mejorada, la plasmónica o las baterías de iones de litio", explica Yarema.