Gli scienziati di solito sono alla ricerca di nanostrutture prive di difetti. Eppure in questo caso il ricercatore UPV/EHU Angel Rubio ei suoi collaboratori hanno sfruttato al massimo i difetti strutturali dei nanotubi di nitruro di boro. Il risultato della sua ricerca è una nuova fonte di emissione di luce che può essere facilmente incorporata nell'attuale tecnologia microelettronica. La ricerca ha portato anche a un brevetto.

Il nitruro di boro è un materiale promettente nel campo delle nanotecnologie, grazie alle sue eccellenti proprietà isolanti, resistenza e struttura bidimensionale simile al grafene. E nello specifico, le proprietà del nitruro di boro esagonale, il fulcro di questa ricerca, sono di gran lunga superiori a quelli di altri metalli e semiconduttori attualmente utilizzati come emettitori di luce, Per esempio, nelle applicazioni legate all'archiviazione ottica (DVD) o alle comunicazioni. "È estremamente efficiente nell'emissione di luce ultravioletta, uno dei migliori attualmente disponibili sul mercato, " ha rimarcato il ricercatore UPV/EHU Angel Rubio.

Però, l'emissione di luce dei nanotubi di nitruro di boro avviene in un intervallo molto limitato dello spettro ultravioletto, il che significa che non possono essere utilizzati in applicazioni in cui l'emissione deve essere prodotta in una gamma di frequenze più ampia e in modo controllato (ad esempio nelle applicazioni che utilizzano la luce visibile).

La ricerca condotta dal NanoBio Spectroscopy Group di UPV/EHU ha trovato una soluzione per superare questa limitazione, e aprire la porta all'uso di nanotubi di nitruro di boro esagonali in applicazioni commerciali.

Hanno dimostrato che applicando un campo elettrico perpendicolare al nanotubo, è possibile far sì che quest'ultimo emetta luce su tutto lo spettro dall'infrarosso al lontano ultravioletto e lo controlli in modo semplice. Questa facilità di controllo è riscontrabile solo nei nanotubi per la loro geometria cilindrica (si tratta di strutture tubolari con lunghezze dell'ordine dei micrometri, e diametri nell'ordine dei nanometri).

Rubio lavora con nanotubi di nitruro di boro da quasi 20 anni. "Li abbiamo proposti teoricamente, e poi sono stati trovati sperimentalmente. Finora, tutte le nostre previsioni teoriche sono state confermate, e questo è molto gratificante, " ha spiegato. Una volta note le proprietà del nitruro di boro esagonale stratificato e la sua altissima efficienza nell'emissione di luce, questa ricerca ha cercato di dimostrare che queste proprietà non si perdono nei nanotubi. "Sapevamo che quando si arrotolava un lenzuolo e si formava un tubo, si è prodotto un forte accoppiamento con il campo elettrico che ci avrebbe permesso di modificare l'emissione luminosa. Abbiamo voluto mostrare, " e hanno infatti mostrato, "che l'efficienza di emissione della luce non andava persa a causa del fatto che il nanotubo si era formato, e che è anche controllabile."

assenze di boro

Il dispositivo funziona sulla base dell'uso di difetti naturali (o indotti) nei nanotubi di nitruro di boro. In particolare, i difetti che consentono l'emissione controllata sono i vuoti che compaiono nella parete del nanotubo a causa dell'assenza di un atomo di boro, che è il difetto più comune nella sua fabbricazione. "Tutti i nanotubi sono molto simili, ma il fatto di avere questi difetti rende il sistema operativo ed efficiente, e per di più, più difetti hai, meglio funziona."

Rubio ha evidenziato "la semplicità" del dispositivo proposto. "È un dispositivo che funziona con difetti, non deve essere puro, ed è molto facile da costruire e controllare." I nanotubi possono essere sintetizzati utilizzando metodi standard nella comunità scientifica per la produzione di nanotubi inorganici; le strutture sintetizzate di conseguenza hanno difetti naturali, ed è possibile incorporarne di più se lo si desidera mediante semplici, processi di irradiazione post-sintesi. "Ha una configurazione a transistor tradizionale, e ciò che proponiamo funzionerebbe con gli attuali dispositivi elettronici, " ha sottolineato. La parte "meno attraente", come precisato da Rubio, è che i nanotubi di nitruro di boro sono ancora prodotti solo in quantità molto piccole, e ancora non esiste un processo di sintesi economicamente praticabile su scala commerciale.

Oltre il grafene

Rubio non ha dubbi sulle potenzialità dei nuovi materiali basati su sistemi bidimensionali, e nello specifico, di composti che offrono un'alternativa al grafene, Come, Per esempio, nitruro di boro esagonale. Fatto salvo il grafene, Rubio ritiene che il campo alternativo potrebbe avere maggiori potenzialità a lungo termine e va esplorato:"E' un campo attivo da oltre quindici anni, anche se è stato meno visibile. Lavoriamo con nitruro di boro esagonale dal 1994, è come nostro figlio, e credo che abbia aperto un interessante campo di ricerca, a cui si uniscono sempre più gruppi”.