Ajuste de las emisiones ópticas de nanoláminas Las láminas semiconductoras de materiales nanoestructurados están llamadas a ser la base de una nueva generación de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. Se ha obtenido información nueva sobre las propiedades electrónicas y ópticas de estos materiales que debería impulsar nuevas áreas de descubrimiento. Tecnologías industriales © Thinkstock El grafeno, formado por una capa de carbono de un solo átomo de grosor, posee una relación increíble entre peso y resistencia y muchas otras propiedades inusuales. Las nanoláminas bidimensionales similares al grafeno han estado en el punto de mira de las investigaciones científicas. En particular, los compuestos de metales de transición como el titanio tienen gran potencial para su uso en tecnologías de energías renovables, nanooptoelectrónica y nanocatálisis. La explotación plena de estos materiales depende de una caracterización detallada de sus propiedades electrónicas y ópticas. Un equipo de científicos financiado con fondos europeos utilizó teorías, simulaciones y experimentos para mejorar la comprensión desde la escala atómica mediante los trabajos del proyecto «Understanding and exploiting dielectric response in novel semiconducting nanosheets» (EXPRESS). Se obtuvieron resultados notables con respecto a las propiedades dieléctricas de materiales para dispositivos emisores de luz en el ultravioleta (UV) lejano usando sistemas basados en nitruro de boro hexagonal (hBN). La principal motivación del trabajo era el hecho de que la emisión a frecuencia sencilla se produce solamente en muestras muy puras mientras que las frecuencias múltiples de emisión del hBN común se atribuyen a defectos. Sin embargo, el gran número de estudios experimentales no había logrado obtener una correlación entre las características específicas de emisión para identificar correctamente estructuras defectuosas. Métodos numéricos avanzados para la física de estado sólido de varios cuerpos han demostrado que los espectros ópticos y efectos excitónicos en grupos grandes de hBN pueden verse fuertemente afectados por distorsiones de la simetría. Estas distorsiones son inducidas por fallos en el apilamiento cristalino y las interacciones atómicas asociadas entre planos. A continuación se compararon las teorías con los resultados experimentales y se utilizaron para explicarlos correctamente. Los descubrimientos de EXPRESS sugieren que la inducción deliberada de fallos de apilamiento en un cristal perfecto de hBN podría ser una manera de ajustar los espectros de emisión en la región UV lejana. De forma inversa, el análisis de los complejos espectros podría ser una manera de localizar defectos estructurales. Por último, los resultados muestran que los modelos de la física de estado sólido de varios cuerpos son muy precisos cuando se aplican a esta nueva clase de materiales en capas con gran potencial tecnológico. Por tanto, estas herramientas serán de gran valor para el modelado predictivo y la formulación de hipótesis para el diseño eficaz de futuros experimentos. El conocimiento aportado por EXPRESS acelerará así el proceso de descubrimiento y desarrollo de nuevos e interesantes productos para multitud de aplicaciones. Palabras clave Nanoláminas, simulaciones, teoría de la perturbación de muchos cuerpos, ultravioleta, UV, nitruro de boro hexagonal, emisión, defectos, espectros, fallos en el apilamiento cristalino
