Asombroso material que se vuelve elástico en la oscuridad

Unos investigadores han dado con un material semiconductor inorgánico que es quebradizo cuando está expuesto a la luz, pero que resulta flexible en la oscuridad, incluso a temperatura ambiente. El material, pese a que no se deforma bien bajo la luz, puede doblarse un extraordinario 45 por ciento desde su forma original cuando está sumido en la oscuridad.

Los semiconductores inorgánicos como el silicio son indispensables en la electrónica moderna porque poseen una conductividad eléctrica ajustable entre la de un metal conductor y la de un aislante. Sin embargo, los semiconductores inorgánicos son quebradizos, lo que puede llevar a que un dispositivo falle y a limitar su rango de aplicación, en particular en la electrónica flexible.

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Atsutomo Nakamura, Yu Oshima y Katsuyuki Matsunaga, de la Universidad de Nagoya en Japón, estaban estudiando la deformación de unos cristales de sulfuro de zinc bajo diferentes condiciones de luz: con luz visible blanca, con luz ultravioleta y en completa oscuridad.

Las observaciones mediante microscopio mostraron que, en las dos situaciones con luz, el material semiconductor inorgánico se rompió cuando los investigadores intentaron deformarlo, como resultaba previsible; en cambio, los cristales de sulfuro de zinc lograron soportar una deformación sustancial, de hasta el 45 por ciento, estando en total oscuridad.

La razón para esta diferencia está relacionada con la naturaleza de los defectos que se producen en cristales de sulfuro de zinc durante la deformación. En los núcleos de estos puntos, la luz causa que electrones y huecos se vean atrapados en niveles de energía extra; el movimiento resultante de esta energía y aprisionamiento causa la fractura. En la seguridad de la oscuridad, los electrones no se ven atrapados de esa forma, permitiendo que el material se deforme y pueda retornar luego a su configuración original.

Los cristales de sulfuro de zinc (A) muestran una fracturación catastrófica tras pruebas mecánicas cuando están expuestos a luz en niveles ordinarios (B). Sin embargo, en la nueva investigación se ha comprobado que pueden ser deformados plásticamente de manera notable bajo ciertas circunstancias que incluyen la oscuridad total (C). (Fotos: Atsutomo Nakamura)

No se tienen noticias de que, antes de este estudio, se haya investigado la influencia de la oscuridad total sobre las propiedades mecánicas de los semiconductores inorgánicos.

Lo descubierto por el equipo de la Universidad de Nagoya sugiere que la fortaleza, la fragilidad y la conductividad de los semiconductores inorgánicos podrían ser reguladas mediante exposición a la luz, abriendo ello una vía muy interesante hacia la optimización del rendimiento de los semiconductores inorgánicos en la electrónica.

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