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En un nuevo estudio inesperado, científicos de la Universidad de Minnesota Twin Cities descubrieron que los rayos de electrones, que anteriormente se pensaba que dañaban los cristales, podrían ayudar a reparar grietas en estas nanoestructuras.
![Reparación de nanoestructuras con radiación de haz de electrones.](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_40449_16971941952386775.jpg)
Este hallazgo innovador abre un nuevo enfoque para producir nanoestructuras cristalinas más precisas, que son cruciales para aumentar la eficacia y la rentabilidad de los materiales utilizados en casi todos los dispositivos electrónicos que se utilizan a diario.
Durante mucho tiempo, los investigadores que estudiaban las nanoestructuras asumieron que si exponíamos los cristales a irradiación de electrones para estudiarlos, se descompondrían. Lo que demostramos en este estudio es que cuando tomamos un cristal de dióxido de titanio y lo irradiamos con un haz de electrones, las estrechas grietas naturales en realidad se llenaron y sanaron por sí solas..
Andre Mkhoyan, investigador principal y profesor de ingeniería química y ciencia de materiales, Universidad de Minnesota
Cuando los investigadores examinaron los cristales con el microscopio electrónico de última generación de la Universidad de Minnesota para un propósito completamente diferente, hicieron el descubrimiento sin querer.
Examiné las grietas en los cristales bajo el microscopio electrónico y estas grietas continuaron llenándose. Esto fue inesperado y nuestro equipo se dio cuenta de que podría haber algo aún más grande que deberíamos investigar.
Silu Guo, Ph.D. estudiante, Universidad de Minnesota
Durante el proceso de autocuración, varios átomos de cristal se movían en fila, se encontraban en el medio y formaban un tipo especial de puente que llenaba el espacio. Los investigadores demostraron por primera vez cómo se pueden utilizar eficazmente los haces de electrones para crear nanoestructuras únicas átomo por átomo.
Ya sean grietas atómicamente afiladas u otros tipos de defectos en un cristal, creo que es inherente a los materiales que hemos cultivado, pero es realmente sorprendente ver al grupo del profesor Mkhoyan usar un haz de electrones para crear estas grietas que pueden reparar.
Bharat Jalan, Profesor de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales, Universidad de Minnesota
El siguiente paso, según los investigadores, es incorporar elementos adicionales como cambiar la temperatura del cristal o los parámetros de funcionamiento del haz de electrones para mejorar o acelerar el proceso.
Mkhoyan añadió: “Primero lo descubrimos, ahora queremos encontrar más formas de darle forma al proceso.«
El equipo de estudio también incluyó al ex estudiante graduado de la Universidad de Minnesota, Hwanhui Yun, y al Ph.D. Estudiante Sreejith Nair del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales.
La Fundación Nacional de Ciencias (NSF) jugó un papel importante en la financiación de este estudio. Este proyecto se completó parcialmente en el Centro de Caracterización de la UMN. El Departamento de Energía (DOE) financió el desarrollo de las películas y el Instituto de Supercomputación de Minnesota (MSI) proporcionó recursos informáticos.
Referencia de la revista:
Guo, S., et al. (2023) Reparar grietas átomo a átomo en rutilo TiO2 con radiólisis por haz de electrones. comunicación de la naturaleza. doi:10.1038/s41467-023-41781-x
Fuente: https://twin-cities.umn.edu/
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