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1 de Diciembre de 2015
Materiales

Efectos del dopaje en una superred

Lo mismo que las redes de átomos, las redes de nanopartículas modifican radicalmente sus propiedades cuando algunos de sus componentes son sustituidos por impurezas.

SEGREGACIÓN DE FASES: Cuando los dopantes de oro (amarillo) no tienen el mismo tamaño que las partículas de seleniuro de cadmio (CdSe, lila), se observa un agrupamiento de los distintos tipos de partículas. [©NATURE]

Durante dos decenios, los investigadores han estado obteniendo materiales sólidos basados en superredes, es decir, conjuntos ordenados de partículas nanométricas. Por analogía con las redes atómicas, podríamos pensar que la incorporación de trazas de ciertas impurezas a estas superredes permite ajustar a medida las propiedades del sólido. Pues parece que así es.

En un artículo publicado en la revista Nature el pasado mes de agosto, Matteo Cargnello, de la Universidad de Pensilvania, y sus colaboradores refieren la formación de películas delgadas y superredes bidimensionales de nanocristales de seleniuro de cadmio (CdSe) o seleniuro de plomo (PbSe) que se han «dopado por sustitución» con nanopartículas de oro o de una aleación de oro y plata (se han añadido cantidades controladas de estas con objeto de que ocupen posiciones reticulares en el material receptor, o huésped). Los autores han hallado que este proceso, en efecto, modifica las propiedades de las superredes de un modo que abre el abanico de aplicaciones potenciales.

La inclusión de átomos extraños en la red atómica de un sólido constituye un paso esencial en la fabricación de materiales que se emplean en tecnología de comunicaciones, dispositivos optoelectrónicos y construcción. Un ejemplo clásico es la introducción de arsénico o fósforo en un cristal de silicio; cada átomo dopante forma cuatro enlaces con los átomos vecinos de silicio y dona los electrones de valencia restantes a la banda de conducción. Como consecuencia, el silicio, en vez de aislante eléctrico, se convierte en el semiconductor de uso más extendido. En el caso de las superredes, no se han explorado todavía los efectos que tendrían dopajes por sustitución análogos.

Las superredes de nanopartículas cristalinas surgieron no mucho después de que se descubriera que es posible producir, mediante síntesis química, suspensiones de nanocristales en las cuales todos presentan el mismo tamaño y forma. Las superredes se obtienen a partir de estas suspensiones mediante una cristalización inducida por evaporación del disolvente en condiciones controladas. En el trabajo citado, Cargnello y sus colegas mezclaron una suspensión de CdSe (o PbSe) con nanopartículas de oro en hexano y la depositaron en un líquido inmiscible (etilenglicol), que actuó como sustrato para el crecimiento de la superred. De esta manera, prepararon monocapas, bicapas y películas delgadas de nanocristales como estructuras ordenadas que exhibían una regularidad asombrosa sobre un rango de cientos a miles de celdas unitarias (la unidad más pequeña de una red cristalina).

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