Un estudio detalla los efectos de la irradiación de compuestos de plata con haz de láser y electrones

El artículo al respecto apareció destacado en la tapa de la revista Nano Letters. Estos resultados podrán contribuir para proyectar la próxima generación de materiales electrónicos, en el ámbito de la industria de semiconductores y de la nanotecnología

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – En el marco de un estudio computacional realizado mediante una colaboración entre Brasil y España, se investigaron los efectos de la irradiación con láser (LI) y electrones (EI) sobre las propiedades estructurales y electrónicas de distintos semiconductores. Y un artículo al respecto salió publicado como destacado de la portada de la revista Nano Letters.

El referido trabajo estuvo a cargo del investigador posdoctoral Luís Antônio Cabral, con la supervisión del profesor Edison Zacarias da Silva. Ambos trabajan en el Instituto de Física Gleb Wataghin de la Universidad de Campinas (IFGW-Unicamp), en el estado de São Paulo, Brasil.

“Investigamos diferentes haluros de plata [AgX] –cloruro de plata [AgCl], bromuro de plata [AgBr] y yoduro de plata [AgI]–, utilizando un modelo de dos temperaturas para modelar el efecto de la irradiación mediante un haz de láser y la dinámica molecular ab initio con la adición de electrones para simular el efecto de la irradiación con un haz de electrones. Las simulaciones de la dinámica molecular ab initio suministraron una visualización clara de cómo afectan la temperatura y la cantidad de electrones a la estructura cristalina y a las propiedades electrónicas de los materiales”, comenta Cabral.

Según el investigador, estos resultados mostraron los procesos de difusión de los iones Ag⁺ y X^- y la amorfización de las redes de AgX. Cabe recordar que la palabra “amorfización” hace referencia a la transformación de materiales cristalinos (compuestos por átomos, moléculas o iones ordenados tridimensionalmente de una forma periódica) en materiales amorfos (que ya no exhiben una ordenación de largo alcance). Ambas formas de irradiación resultan en una pérdida gradual de la estructura cristalina ordenada de AgX que lleva a la amorfización. Otro dato importante fue la formación de nanoclústeres de plata y de haluros en condiciones de alta temperatura e alta irradiación electrónica, lo que sugiere un cambio fundamental en las propiedades químicas del material.

El horizonte de aplicación tecnológica incluye la posibilidad de proyectar la próxima generación de materiales electrónicos, en el ámbito de la industria de semiconductores y de la nanotecnología.

“Durante los últimos años, las irradiaciones con láser y electrones se convirtieron en herramientas poderosas e innovadoras para modificar materiales semiconductores a escalas nanométricas y atómicas. Esto es particularmente prometedor para la síntesis de nuevos materiales semiconductores y para aplicaciones tecnológicas avanzadas. Pero demanda una comprensión detallada de la evolución estructural de procesos fuera del equilibrio disparados por esas irradiaciones”, explica Da Silva.

Con el objetivo de beneficiar a otros grupos de investigadores interesados en los resultados obtenidos en simulaciones computacionales, el profesor pone a disposición su dirección de correo electrónico de contacto: [e-mail].

Los resultados referidos se obtuvieron durante una pasantía de investigación posdoctoral que Cabral realizó en el exterior, en la Universitat Jaume I, de España, en donde integró el grupo de investigación del profesor Juan Manoel Andres Bort. Para concretar dicha pasantía, se hizo acreedor a una beca de la FAPESP.

Adicionalmente, el estudio contó con la participación de los profesores Edson Roberto Leite, del Laboratorio Nacional de Nanotecnología del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (LNNano-CNPEM); Elson Longo, del Departamento de Química de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), y Miguel Angel San Miguel Barrera, del Instituto de Química de la Unicamp. Y tuvo también otros subsidios de la FAPESP (proyectos: 18/20729-9, 13/07296-2, 16/23891-6, 17/26105-4).

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Disentangling the Effects of Laser and Electron Irradiation on AgX (X = Cl, Br, and I): Insights from Quantum Chemical Calculations en el siguiente enlace: pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04130.