La presión cuántica en películas de grosor nanométrico

Los cabezales de lectura de discos duros, los láseres de reproductores de DVD, los transistores de chips de ordenador, y muchos otros componentes, contienen películas ultradelgadas de materiales metálicos o semiconductores. En las películas delgadas aparecen tensiones estructurales durante su fabricación. Éstas influyen sobre las propiedades magnéticas y ópticas de los componentes, pero también causan defectos en las retículas cristalinas. Las piezas más delicadas pueden acabar fallando.

Ahora se ha descubierto que en estas películas se crean enormes tensiones estructurales por un mecanismo de la mecánica cuántica que hasta ahora era desconocido y que se basa en un efecto llamado confinamiento cuántico. Este efecto puede llegar a causar una presión equivalente a mil veces la presión atmosférica estándar, dependiendo del espesor.

El hallazgo lo ha hecho el equipo de Eric Mittemeijer y David Flötotto en el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Alemania.

Conocer este mecanismo cuántico de presión podría ser útil para controlar mejor las propiedades ópticas y mecánicas de sistemas basados en películas delgadas, y aumentar su estabilidad mecánica. Además, también se podría desarrollar una nueva gama de sensores ultrasensibles, basados en el conocimiento de ese efecto.


Los investigadores ven muchas aplicaciones potenciales para su descubrimiento. Tal como subraya Flötotto, cuanto mejor se conoce cómo se desarrolla una tensión estructural en una película que está en la fase de fabricación correspondiente al aumento de espesor, mejor se puede controlar ese crecimiento en grosor y evitar defectos en la estructura. Además, dado que la tensión mecánica en una película delgada puede influir de forma notable en sus propiedades eléctricas, ópticas y magnéticas, Flötotto está convencido de que ahora es posible ajustar a voluntad tales propiedades en las películas ultradelgadas.

Las mediciones de la presión también se pueden usar para determinar de manera muy precisa los cambios de espesor en una película en proceso de fabricación.

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