Nuevo proceso permite la creación de nanoestructuras complejas de silicio
Pasa la sal: este condimento común podría ser la clave para una industria de alta tecnología.
Esta nanoestructura de silicio y germanio fue creada utilizando sal de mesa para absorber el calor y prevenir así su colapso. (Crédito: Oregon State University)
Químicos de la Universidad Estatal de Oregon han identificado un compuesto que podría reducir significativamente los costos y potencialmente permitir la producción comercial masiva de nanoestructuras de silicio –materiales que tienen un gran potencial, desde la electrónica, la biomedicina y el almacenamiento de energía: cloruro de sodio (la conocida sal de mesa).
Por medio de la fusión y absorción de calor en un momento crítico durante la “reacción magnesiotérmica” (uno que utiliza magnesio a una temperatura elevada), la sal previene el colapso de las nanoestructuras. La sal fundida puede luego ser retirada disolviéndola en agua, y puede ser reciclada y utilizada de nuevo.
El estudio publicado en Scientific Reports es de acceso libre.
Nanoestructuras de silicio de alta calidad
“Esto podría una oportunidad para una industria nueva muy importante” dijo David Xiulei Ji, profesor de química de la Universidad Estatal de Oregon. “Tenemos métodos para crear nanoestructuras de silicio, pero son caros y se producen cantidades muy pequeñas”.
“El uso de la sal para absorber calor en este proceso permitirá la producción de nanoestructuras de silicio de alta calidad en grandes cantidades y bajo costo”, dijo. “Si logramos que el costo sea los suficientemente bajo, emergerán multitud de aplicaciones nuevas”. Los usos posibles se dan en fotónica, dispositivos de imágenes biológicas, sensores, suministro de droga, materiales termoeléctricos que puedan convertir calor en electricidad, y almacenamiento de energía.
Las baterías son una de las aplicaciones más obvias y posiblemente la primera de ellas que podría emerger de este campo, dijo Ji. Es posible crear baterías con nanoestructuras de silicio –desde baterías para celular hasta baterías para automóvil eléctrico– que puedan durar el doble de las actuales antes de requerir recarga, dijo.
La tecnología actual para fabricar nanoestructuras de silicio es muy cara, y tecnologías más baratas que han aparecido no funcionan apropiadamente debido a que requieren una temperatura demasiado alta. Ji desarrolló una metodología que mezcla el cloruro de sodio y magnesio con tierra de diatomeas, una forma económica y abundante de silicio.
Cuando la temperatura alcanza los 801 grados celsius, la sal se funde y absorbe calor en el proceso. Este concepto químico básico –un sólido que se funde en un líquido que absorbe calor– evita que la nanoestructura colapse.
El cloruro de sodio no contamina o y no tiene ningún efecto colateral después de la reacción, indicaron los investigadores. Escalar estas reacciones hasta un nivel comercial es posible, dijeron.
El estudio también creó materiales compuestos de nanoporos hechos de silicio y germanio. Esto podría tener aplicaciones amplias en semiconductores, materiales termoeléctricos y dispositivos electroquímicos de energía.
Más información aquí.
Comentarios