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(noticias nanowerk) Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, dirigidos por el profesor asistente Richard Norte, han introducido un nuevo material notable que tiene el potencial de impactar el mundo de la ciencia de los materiales: el carburo de silicio amorfo (a-SiC). Además de su resistencia excepcional, este material también tiene propiedades mecánicas que son cruciales para el aislamiento de vibraciones en un microchip. Por lo tanto, el carburo de silicio amorfo es especialmente adecuado para la producción de sensores de microchips altamente sensibles.
El abanico de posibles aplicaciones es amplio. Desde sensores de microchips altamente sensibles y células solares avanzadas hasta tecnologías innovadoras de exploración espacial y secuenciación de ADN. Las ventajas de la resistencia de este material combinadas con su escalabilidad lo hacen extremadamente prometedor.
El equipo ha publicado sus resultados. Materiales avanzados (“Carburo de silicio amorfo de alta resistencia para nanomecánica”).
Diez coches de tamaño mediano
«Para comprender mejor la propiedad crucial de lo amorfo, imaginemos que la mayoría de los materiales están hechos de átomos dispuestos en un patrón regular, como una torre de Lego intrincadamente construida», explica Norte. “Estos se llaman materiales “cristalinos”, como el diamante. Sus átomos de carbono están perfectamente alineados, lo que contribuye a su famosa dureza”.
Sin embargo, los materiales amorfos se parecen a los ladrillos de Lego apilados al azar, donde los átomos carecen de una disposición consistente. Pero contrariamente a lo esperado, esta aleatorización no conduce a la fragilidad. De hecho, el carburo de silicio amorfo es un testimonio de la fuerza que surge de esta aleatoriedad.
La resistencia a la tracción de este nuevo material es de 10 GigaPascales (GPa). “Para entender lo que esto significa, imaginemos intentar estirar un trozo de cinta hasta que se rompa. Ahora, si quisieras simular la tensión de tracción de 10 GPa, tendrías que colgar unos diez automóviles de tamaño mediano, de punta a punta, en esta franja antes de que se rompa”, dice Norte.
Nanocuerdas
Los investigadores utilizaron un método innovador para probar la resistencia a la tracción de este material. En lugar de los métodos tradicionales, que podrían provocar imprecisiones en el anclaje del material, recurrieron a la tecnología de microchips. Al hacer crecer y colgar las películas de carburo de silicio amorfo sobre un sustrato de silicio, utilizaron la geometría de las nanohebras para inducir altas fuerzas de tracción. Al construir muchas de estas estructuras con fuerzas de tracción cada vez mayores, observaron meticulosamente el punto de falla. Este enfoque basado en microchips no sólo garantiza una precisión sin precedentes, sino que también allana el camino para futuras pruebas de materiales.
¿Por qué centrarse en las nanocuerdas? “Las nanocuerdas son bloques de construcción fundamentales, la base sobre la cual se pueden construir estructuras flotantes más complejas. Demostrar un alto límite elástico en una nanocuerda significa demostrar fuerza en su forma más elemental”.
De lo micro a lo macro
Y lo que, en última instancia, distingue a este material es su escalabilidad. El grafeno, una sola capa de átomos de carbono, es conocido por su impresionante resistencia, pero es difícil de producir en grandes cantidades. Aunque los diamantes son inmensamente fuertes, son raros en la naturaleza o costosos de sintetizar. El carburo de silicio amorfo, por otro lado, se puede fabricar a escala de oblea, lo que ofrece grandes placas de este material increíblemente robusto.
“Con la llegada del carburo de silicio amorfo, estamos en el umbral de una investigación sobre microchips repleta de posibilidades tecnológicas”, concluye Norte.
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