Nanomateriales autorreparables para dispositivos electrónicos

En Israel se están explorando nanomateriales autorreparables que se pueden utilizar en paneles solares y otros dispositivos electrónicos. Desde Terminator hasta el traje de Spiderman, los robots y dispositivos autorreparables abundan en las películas de ciencia ficción.

Sin embargo, en realidad, el desgaste reduce la eficacia de los dispositivos electrónicos hasta que es necesario reemplazarlos.

Puede la pantalla rota de tu teléfono móvil curarse de la noche a la mañana, o los paneles solares que proporcionan energía a los satélites reparando continuamente el daño causado por los micro-meteoritos?

El campo de los materiales autorreparables se está expandiendo rápidamente, y lo que solía ser ciencia ficción pronto podría convertirse en realidad. Todo esto gracias a científicos  de Israel que desarrollaron semiconductores de nanocristales ecológicos capaces de autocurarse.

Sus hallazgos, publicados recientemente en Advanced Functional Materials, describen el proceso en el que un grupo de materiales llamados perovskitas dobles muestran propiedades de autocuración después de ser dañados por la radiación de un haz de electrones.

Las perovskitas, descubiertas por primera vez en 1839, han atraído recientemente la atención de los científicos debido a sus características electroópticas únicas que las hacen altamente eficientes en la conversión de energía, a pesar de su producción económica.

Se ha realizado un esfuerzo especial en el uso de perovskitas a base de plomo en células solares de alta eficiencia.

El grupo de investigación del profesor Yehonadav Bekenstein está buscando alternativas ecológicas al plomo tóxico y las perovskitas sin plomo de ingeniería.  El equipo se especializa en la síntesis de cristales a nanoescala de nuevos materiales.

Al controlar la composición, la forma y el tamaño de los cristales, cambian las propiedades físicas del material.  Los nanocristales son las partículas de material más pequeñas que permanecen naturalmente estables.

Su tamaño hace que ciertas propiedades sean más pronunciadas y permite enfoques de investigación que serían imposibles en cristales más grandes, como la obtención de imágenes mediante microscopía electrónica para ver cómo se mueven los átomos en los materiales.

Este fue, de hecho, el método que permitió el descubrimiento de la autorreparación en las perovskitas sin plomo.

Las nanopartículas de perovskita se produjeron en el laboratorio del profesor Bekenstein mediante un proceso breve y simple que implica calentar el material a 100 ° C durante unos minutos.

Cuando Ph.D. Los estudiantes Sasha Khalfin y Noam Veber examinaron las partículas usando un microscopio electrónico de transmisión y descubrieron el fenómeno emocionante.

El haz de electrones de alto voltaje utilizado por este tipo de microscopio provocó fallas y agujeros en los nanocristales.

Luego, los investigadores pudieron explorar cómo estos agujeros interactúan con el material que los rodea y se mueven y transforman dentro de él.

Vieron que los agujeros se movían libremente dentro del nanocristal, pero evitaron sus bordes.

Los investigadores desarrollaron un código que analizaba docenas de videos hechos con el microscopio electrónico para comprender la dinámica del movimiento dentro del cristal.

Descubrieron que se formaron agujeros en la superficie de las nanopartículas y luego se movieron a áreas energéticamente estables en el interior.

Se planteó la hipótesis de que la razón del movimiento de los agujeros hacia adentro eran moléculas orgánicas que recubren la superficie de los nanocristales.

Una vez que se eliminaron estas moléculas orgánicas, el grupo descubrió que el cristal expulsó espontáneamente los orificios hacia la superficie y hacia afuera, volviendo a su estructura prístina original; en otras palabras, la corteza se reparó a sí misma.

Este descubrimiento es un paso importante hacia la comprensión de los procesos que permiten que las nanopartículas de perovskita se curen a sí mismas y allana el camino para su incorporación en paneles solares y otros dispositivos electrónicos.

Fuente: LatamIsrael