Crean una nueva tecnología láser con nanocables de óxido de zinc

Un equipo de ingenieros e investigadores de la Universidad de California, Riverside (UCR), en Estados Unidos, dirigido por el profesor de ingeniería eléctrica Jianlin Liu, ha desarrollado una nueva tecnología láser que funciona con nanocables semiconductores de óxido de zinc. Este avance podría tener amplias aplicaciones en medicina, biología e informática, entre otras áreas.

En la actualidad, los láseres de rayos ultravioleta son ampliamente utilizados en el procesamiento de datos, almacenamiento de información y en el campo de la biología. Sin embargo, sus aplicaciones se han visto limitadas en cierta medida por su tamaño, costo y potencia alcanzada. La generación actual de láseres de rayos ultravioleta se basa en un material llamado nitruro de galio.

Pero el equipo dirigido por el profesor Jianlin Liu ha desarrollado un sistema basado en láseres de óxido de zinc y en el empleo de nanocables de este material como semiconductores, una alternativa que permitirá fabricar dispositivos con tamaños más pequeños, menores costos y mayores potencias, entre otras ventajas.

Hasta hoy, los nanocables de óxido de zinc no podían ser utilizados en distintas aplicaciones debido a la ausencia del material denominado como “tipo p”, o de tipo positivo, imprescindible para todos los semiconductores. Los investigadores han resuelto este problema a través de la incorporación del antimonio, un metaloide, para crear el material de tipo p.

Un avance muy esperado

Según Liu, la comunidad de investigadores dedicada a trabajar con el óxido de zinc en todo el mundo ha estado tratando de lograr este avance durante el transcurso de la última década. En consecuencia, este adelanto podría estimular el desarrollo de todo el campo científico y tecnológico relacionado con el óxido de zinc.

Aunque el rendimiento de los láseres de rayos ultravioleta de nitruro de galio ha mejorado significativamente en la última década, la demanda existente obliga a reducir los costes, aumentar la potencia y a trabajar con longitudes de onda más corta, condiciones que han motivado el interés en el óxido de zinc (ZnO) para su empleo en estas tecnologías.

Los resultados de la investigación han sido publicados en la edición de julio de la revista especializada Nature Nanotechnology. Además, la Universidad de California, Riverside (UCR) difundió el hallazgo a través de una nota de prensa. Con el profesor Jianlin Liu trabajaron en el presente estudio los estudiantes de postgrado de la UCR Sheng Chu, Guoping Wang, Jieying Kong, Lin Li y Jingjian Ren.

Al mismo tiempo, también participaron en la investigación Weihang Zhou, un estudiante de la Fudan University de China; Leonid Chernyak, un profesor de física de la University of Central Florida; Yuqing Lin, un estudiante graduado también de la University of Central Florida, y Jianze Zhao, estudiante de la Dalian University of Technology de China.

Gran impacto tecnológico

El descubrimiento podría tener una amplia gama de aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, la nueva tecnología láser podría ser utilizada para leer y procesar datos con mayor eficacia en medios de almacenamiento como el DVD. Mientras un DVD almacena con la tecnología actual dos horas de música, con el nuevo sistema podría almacenar de cuatro a seis horas, duplicando o triplicando la capacidad de almacenamiento.

En el campo de la biología y la medicina terapéutica, un rayo láser con esta tecnología y dimensiones sería capaz de penetrar en una célula viva, para de esta forma activar modificaciones en la misma. Asimismo, la nueva tecnología también podría emplearse en sistemas de purificación del agua.

En el terreno de la fotónica, este adelanto podría facilitar el procesamiento y transmisión de datos a velocidades mucho mayores que las actuales. En consecuencia, estarían dadas las condiciones para el desarrollo de las tecnologías de comunicación inalámbrica ultravioleta, potencialmente superiores a las empleadas en la actualidad.

Sin embargo, aunque el equipo conducido por Liu ha demostrado importantes avances en esta nueva tecnología, aún queda un gran trabajo por delante en cuanto a la optimización de la estabilidad y la fiabilidad del material tipo-p. La investigación fue apoyada por la Army Research Office, la National Science Foundation y el Department of Energy de Estados Unidos.