Científicos de la Universidad del País Vasco convierten nanotubos defectuosos en emisores de luz

Normalmente, los científicos buscan nano-estructuras libres de defectos. Sin embargo, en este caso, el equipo de la UPV, dirigido por Angel Rubio, ha sacado el máximo partido a los defectos estructurales de los nanotubos de nitruro de boro. El resultado de su estudio es una nueva fuente emisora de luz, fácilmente integrable en la tecnología microelectrónica actual.

El nitruro de boro es un material prometedor en el ámbito de la nanotecnología, gracias a sus excelentes propiedades aislantes, resistencia y estructura bidimensional parecida al grafeno. Concretamente, las propiedades de nitruro de boro hexagonal, objeto de esta investigación, son muy superiores a las de otros metales y semiconductores usados en la actualidad como emisores de luz, por ejemplo, en aplicaciones ligadas con el almacenamiento óptico (DVD) o comunicaciones.

"Tiene una eficiencia de emisión de luz ultravioleta altísima, una de las mejores que hay en el mercado actualmente", ha explicado Rubio. Sin embargo, la emisión de luz de los nanotubos de nitruro de boro se produce en un rango muy limitado del espectro ultravioleta, por lo que no pueden ser usados en aplicaciones en las que es necesario que la emisión se produzca en un rango más amplio de frecuencias, y de forma controlada (por ejemplo en aplicaciones con luz visible).

El estudio ha dado con una solución para poder superar esa limitación, y abrir la puerta al uso de nanotubos de nitruro de boro hexagonal en aplicaciones comerciales. Han demostrado que aplicando un campo eléctrico perpendicular al nanotubo, se puede conseguir y controlar de manera sencilla que éste emita luz en todo el espectro que va desde el infrarrojo al ultravioleta lejano. Esta facilidad de control se presenta solo en los nanotubos dada su geometría cilíndrica (se trata de estructuras tubulares con longitudes del orden de los micrómetros y diámetros del orden del nanómetro).

El funcionamiento del dispositivo se basa en la utilización de los defectos naturales (o inducidos) de los nanotubos de nitruro de boro. En particular, los defectos que posibilitan la emisión controlada son aquellos huecos producidos en la pared del nanotubo debidos a la falta de un átomo de boro, que es el defecto más común en su fabricación. "Todos los nanotubos son muy parecidos, pero el hecho de que tengas estos defectos hace que el sistema sea operativo y eficiente, y, además, cuantos más defectos tenga, mejor funciona", ha señalado.

Ángel Rubio destaca "la sencillez" del dispositivo propuesto. "Es un dispositivo que funciona con defectos, que no tiene que ser puro, y que es muy fácil de construir y controlar", ha destacado. Los nanotubos se pueden sintetizar mediante métodos que son estándar en la comunidad científica para la producción de nanotubos inorgánicos, las estructuras así sintetizadas tienen defectos naturales, y se pueden introducir más, si se quisiera, mediante procesos sencillos de irradiación post-síntesis. Tiene una configuración de transistor tradicional, y esto que proponemos, funcionaría en los dispositivos electrónicos actuales", ha subrayado. La parte "menos atractiva", como la define Rubio, es que los nanotubos de nitruro de boro se producen todavía en cantidades muy pequeñas, y no existe aún un proceso de síntesis económicamente viable a escala comercial.

Rubio no duda del potencial de los nuevos materiales basados en sistemas bidimensionales, y específicamente, de aquellos compuestos alternativos al grafeno, como, por ejemplo, el nitruro de boro hexagonal. Sin perjuicio del grafeno, Rubio considera que el campo alternativo quizás tenga mayor potencial a largo plazo, y debe ser estudiado: "Es un campo que ha sido activo desde hace mas de quince años, aunque haya tenido menor visibilidad. Nosotros llevamos trabajando con el nitruro de boro hexagonal desde 1994, es como nuestro hijo, y yo creo que ha abierto un campo de investigación atractivo, al que cada vez se suman más grupos", ha concluido.