El nitruro de galio (GaN), un material clave para los LED y la electrónica, ahora puede obtenerse en forma de nanocristales. El estudio fue publicado el 15 de julio en Nature.
Un nanocristal es un cristal cuyas dimensiones se miden en milmillonésimas de metro. A esta escala, sus propiedades ópticas y electrónicas pueden diferir de las del material en masa. Estas partículas también pueden dispersarse en un líquido. Así se vuelven más fáciles de depositar como tinta o de mezclar con otros materiales.
Ejemplo de transistores de alta movilidad electrónica de GaN (fabricados por el Instituto Ferdinand-Braun).
Imagen Wikimedia
El nitruro de galio, o GaN, ya se utiliza en iluminación LED y en componentes electrónicos diseñados para funcionar a alta potencia. Su estabilidad química y térmica es una ventaja en estos usos. Sin embargo, esta misma estabilidad dificultaba la fabricación de nanocristales coloidales, es decir, suspendidos de manera controlada en una solución.
La dificultad proviene de los enlaces muy fuertes entre el metal y el nitrógeno. Para formar pequeños cristales regulares, los átomos deben poder reorganizarse durante la síntesis. Los procesos habituales requieren entonces temperaturas elevadas, incompatibles con los disolventes utilizados para fabricar muchos nanocristales.
El equipo solucionó este problema con un baño de sales inorgánicas fundidas. En este medio, hizo reaccionar haluros metálicos con amoníaco bajo presión. Los investigadores identificaron condiciones de temperatura y presión en las que los enlaces metal-nitrógeno pueden romperse y luego reformarse con suficiente facilidad para permitir el crecimiento de nanocristales.
El método no solo se aplica al GaN. Los autores también reportan la síntesis de nanocristales de nitruro de titanio, vanadio, niobio, molibdeno, tántalo y tungsteno. Algunos de estos materiales ya se emplean en recubrimientos resistentes, catalizadores, superconductores o implantes médicos.
Estos nanocristales podrían ampliar las formas de utilizar los nitruros. Los investigadores mencionan especialmente la electrónica impresa, dispositivos flexibles y la integración en polímeros o tejidos. No obstante, estas aplicaciones aún deben desarrollarse.
El futuro dependerá de la capacidad de producir estas partículas a mayor escala e integrarlas en componentes funcionales. Este resultado proporciona a los laboratorios una nueva familia de nanomateriales, antes muy difíciles de obtener en esta forma.