Nanohodi akastunak argi-iturri bihurtuta

Boro nitrurozko nanohodietan oinarrituta, eraginkortasun handiko gailu optoelektronikoak garatzeko egokia den argi-iturri berri bat garatu dute.

Eskuarki, akatsik gabeko nanoegiturak bilatzen dituzte zientzialariek. Kasu honetan, ordea, Angel Rubio UPV/EHUko ikertzaileak eta haren kideek etekin handia atera diete boro nitrurozko nanohodien egiturazko akatsei. Argi-iturri berri bat izan da ikerketa horren emaitza, oso erraz integra daitekeena egungo teknologia mikroelektronikoan. Ikerketa horren emaitzak Scientific Reports aldizkarian argitaratu dira1 eta gainera, patente bat erregistratu dute berari esker.

Boro nitruroa etorkizun handiko materiala da nanoteknologiaren arloan. Izan ere, isolatzaile ona da, erresistentzia handia du, eta bi dimentsioko egitura du, grafenoaren antzekoa. Eta, zehazki, boro nitruro hexagonalak (horixe erabili da ikerketa honetan) propietate askoz hobeak ditu gaur egun argi-igorle moduan erabiltzen diren beste metal eta erdieroale batzuen aldean, esate baterako biltegiratze optikoarekin loturiko aplikazioetan (DVD) eta komunikazioetan. “Argi ultramorearen igorle gisa eraginkortasun handia du, gaur egun merkatuan dagoen onenetako bat”, azaldu du UPV/EHUko Materialen Fisikako katedradun Angel Rubiok.

Hala ere, argi ultramorearen tarte oso mugatuan igortzen dute argia boro nitrurozko nanohodiek, eta, beraz, ezin da erabili argi-igortzea maiztasun-tarte handiagoetan eta modu kontrolatuan gertatzea eskatzen duten aplikazioetan (adibidez, argi ikusgaidun aplikazioetan). UPV/EHUko NanoBio Espektroskopia taldean egindako ikerketan, muga hori gainditu ahal izateko eta merkatu-aplikazioetan boro nitruro hexagonalezko nanohodiak erabili ahal izateko irtenbide bat aurkitu dute.

Ikerketan frogatu dutenez, nanohodiarekiko perpendikularra den eremu elektriko bat aplikatuta, lor daiteke hark infragorritik ultramore urrunerako tarte osoan igortzea argia, eta igorpena erraz kontrolatzea. Erraz kontrolatzea nanohodietan bakarrik gertatzen da, haien geometria zilindrikoa dela eta (hodi-egiturak dira, mikrometrotako luzerak eta nanometrotako diametroak dituztenak).

Ia 20 urte daramatza Rubiok boro nitrurozko nanohodiekin lanean: “Guk iragarpen teorikoa egin genuen, eta gero esperimentalki aurkitu zituzten nanohodiak. Orain arteko gure iragarpen teoriko guztiak baieztatu egin dira, eta hori pozgarria da oso”. Boro nitruro hexagonal xaflatuaren propietateak ezagututa, eta argi-igorle moduan oso eraginkorra dela jakinda, nanohodietan propietate horiek ez direla galtzen frogatu nahi izan dute ikerketa honetan. “Bagenekien orri bat tolestu eta hodi bat osatzean, indartsu akoplatzen dela eremu elektrikoarekin, eta horrek aukera emango zigula argi-igorpena aldatzeko. Frogatu nahi genuen argi-igorle gisa zuen eraginkortasuna ez zela galtzen nanohodi bat osatuagatik, eta, gainera, igorpena kontrolatzeko aukera ematen zigula”, eta horixe frogatu dute.

Boroaren hutsuneak

Gailuaren funtzionamendua boro nitrurozko nanohodien akatsak (berezkoak zein eragindakoak) erabiltzean datza. Hain zuzen, nanohodiaren hormako hutsuneei esker da posible igorpen kontrolatua. Hutsunea horiek boro atomo bat falta delako sortzen dira, eta akats hori ohikoa da haren fabrikazioan. “Nanohodi guztiak oso antzekoak dira, baina hutsune horiei esker sistema operatiboa eta eraginkorra da, eta, gainera, zenbat eta akats gehiago izan, orduan eta hobeto funtzionatzen du”.

Proposatutako gailuaren soiltasuna nabarmendu du Angel Rubiok. “Akatsekin funtzionatzen duen gailu bat da, purua izan behar ez duena, eta eraikitzeko eta kontrolatzeko erraza dena”. Nanohodi inorganikoak sortzeko zientzia-komunitatean estandarrak diren metodoen bidez sintetiza daitezke nanohodiak. Modu horretan sintetizatutako egiturek berezko akatsak dituzte, eta gehiago ere egin dakizkieke, sintesi ondorengo irradiazio-prozesu errazen bidez. “Ohiko transistoreek bezalako konfigurazioa du, eta proposatzen dugun egitura honek funtzionatuko luke gaur egungo gailuetan”. Baina badu alderdi ez oso erakargarri bat ere, Rubiok azaltzen duenez: boro nitrurozko nanohodi oso gutxi ekoizten dira oraindik, eta ez dago eskala komertzialean prozesu hori ekonomikoki bideragarria egiteko moduko sintesi-prozesurik.

Grafenoa baino gehiago

Irakasle honek argi du bi dimentsioko sistemetan oinarritutako material berriek, eta, zehazki, grafenoa ez diren beste horiek (hala nola boro nitruro hexagonalak), aukera handiak ematen dituztela. Grafenoa alde batera utzi gabe, Angel Rubiok uste du litekeena dela epe luzera haren ordezkoek ahalmen handiagoak izatea, eta pentsatzen du eremu hori ikertu beharra dagoela: “Gutxienez azken 15 urte hauetan aktibo egon da eremu hori, nahiz eta ez den asko ikusi. Gu 1994tik ari gara lanean boro nitruro hexagonalarekin, gure haurtxoa da, eta uste dut ikerketa-esparru erakargarri bat ireki duela, gero eta talde gehiago erakartzen dituena”.