Primer plano de los cristales marcos orgánicos de metal (MOF). Fuente: Csiro.
Los líquidos se suelen considerar la kriptonita de la electrónica, por su poder corrosivo. Es por eso que un nuevo proceso que utiliza vapor en lugar de líquido para desarrollar cristales de diseño podría conducir a una nueva generación de dispositivos electrónicos más rápidos y potentes.
El método, inventado por un equipo internacional de científicos de la Universidad de Lovaina en Bélgica, la Universidad Nacional de Singapur y Csiro (agencia estatal australiana) se ha publicado en la revista Nature Materials.
Por primera vez, los investigadores han demostrado que los cristales de diseño conocidos como marcos orgánicos de metal (MOF, por sus siglas en inglés) se pueden formar utilizando un método de vapor que es similar al vapor que sale de una olla de agua caliente.
Estos cristales son los materiales más porosos del mundo, y si se aplican a los dispositivos microelectrónicos, podrían aumentar significativamente su capacidad de procesamiento.
Sin embargo, según el investigador de Csiro Mark Styles, hasta ahora estos cristales sólo podían ser desarrollarse y aplicarse utilizando un disolvente líquido, que los hace inadecuados para aplicaciones de electrónica.
"Al igual que a su teléfono inteligente no le gusta al agua, los dispositivos electrónicos no les gusta el disolvente líquido que se usa para hacer los cristales MOF", dice Styles. "Puede corroer y dañar los delicados circuitos. Nuestro nuevo método supera esta barrera".
El método, inventado por un equipo internacional de científicos de la Universidad de Lovaina en Bélgica, la Universidad Nacional de Singapur y Csiro (agencia estatal australiana) se ha publicado en la revista Nature Materials.
Por primera vez, los investigadores han demostrado que los cristales de diseño conocidos como marcos orgánicos de metal (MOF, por sus siglas en inglés) se pueden formar utilizando un método de vapor que es similar al vapor que sale de una olla de agua caliente.
Estos cristales son los materiales más porosos del mundo, y si se aplican a los dispositivos microelectrónicos, podrían aumentar significativamente su capacidad de procesamiento.
Sin embargo, según el investigador de Csiro Mark Styles, hasta ahora estos cristales sólo podían ser desarrollarse y aplicarse utilizando un disolvente líquido, que los hace inadecuados para aplicaciones de electrónica.
"Al igual que a su teléfono inteligente no le gusta al agua, los dispositivos electrónicos no les gusta el disolvente líquido que se usa para hacer los cristales MOF", dice Styles. "Puede corroer y dañar los delicados circuitos. Nuestro nuevo método supera esta barrera".
Técnicas
"A escala atómica, los cristales MOF parecen jaulas de pájaros que pueden hacerse a medida para tener diferentes formas y tamaños. Tienen un área de superficie muy grande, lo que significa que pueden estar vacíos por dentro hasta en un 80 por ciento. El resultado final es una estructura en la que casi todos los átomos están expuestos al espacio vacío: un gramo de cristales MOF tiene una superficie de más de 5.000 metros cuadrados -como un campo de fútbol".
"Lo importante es que podemos utilizar este vasto espacio para atrapar a otras moléculas, que pueden cambiar las propiedades de un material", añade Styles. "En el caso de la electrónica, esto significa que podemos encajar muchos más transistores en un microchip, por lo que es más rápido y mucho más potente."
El equipo internacional, que fue dirigido por Ivo Stassen y Rob Ameloot de la Universidad de Lovaina, se basó en técnicas de análisis de rayos X especializadas de Csiro y el Sincrotrón Australiano para entender cómo funciona el proceso de vapor, y cómo puede ser utilizado para desarrollar los cristales MOF.
Según Styles, las aplicaciones de MOF sólo tienen el límite de la imaginación. "Otro uso potencial de esta tecnología sería en sensores químicos portátiles que podrían utilizarse en ambientes peligrosos, tales como plantas de procesamiento químico y minas subterráneas", dice.
"A escala atómica, los cristales MOF parecen jaulas de pájaros que pueden hacerse a medida para tener diferentes formas y tamaños. Tienen un área de superficie muy grande, lo que significa que pueden estar vacíos por dentro hasta en un 80 por ciento. El resultado final es una estructura en la que casi todos los átomos están expuestos al espacio vacío: un gramo de cristales MOF tiene una superficie de más de 5.000 metros cuadrados -como un campo de fútbol".
"Lo importante es que podemos utilizar este vasto espacio para atrapar a otras moléculas, que pueden cambiar las propiedades de un material", añade Styles. "En el caso de la electrónica, esto significa que podemos encajar muchos más transistores en un microchip, por lo que es más rápido y mucho más potente."
El equipo internacional, que fue dirigido por Ivo Stassen y Rob Ameloot de la Universidad de Lovaina, se basó en técnicas de análisis de rayos X especializadas de Csiro y el Sincrotrón Australiano para entender cómo funciona el proceso de vapor, y cómo puede ser utilizado para desarrollar los cristales MOF.
Según Styles, las aplicaciones de MOF sólo tienen el límite de la imaginación. "Otro uso potencial de esta tecnología sería en sensores químicos portátiles que podrían utilizarse en ambientes peligrosos, tales como plantas de procesamiento químico y minas subterráneas", dice.
Referencia bibliográfica:
Ivo Stassen, Mark Styles, Gianluca Grenci, Hans Van Gorp, Willem Vanderlinden, Steven De Feyter, Paolo Falcaro, Dirk De Vos, Philippe Vereecken & Rob Ameloot: Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films. Nature Materials (2015) DOI:10.1038/nmat4509.
Ivo Stassen, Mark Styles, Gianluca Grenci, Hans Van Gorp, Willem Vanderlinden, Steven De Feyter, Paolo Falcaro, Dirk De Vos, Philippe Vereecken & Rob Ameloot: Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films. Nature Materials (2015) DOI:10.1038/nmat4509.