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Silicio: de los transistores a los sistemas biológicos

Karina Maldonado Portillo
6/ago/2012

El silicio es un elemento que se encuentra en grandes cantidades en la Tierra. Gracias a sus propiedades de semiconducción se han logrado grandes avances en el campo de la microelectrónica, ya que se utiliza para crear obleas o chips para transistores y para la fabricación de circuitos electrónicos.

El silicio también puede ser un material útil en la nanociencia y así lo demuestra Beatriz de la Mora, joven investigadora posdoctoral del IFUNAM, quien habló de la fabricación y características de obleas de silicio poroso con nanopartículas de oro, en el seminario del 25 de junio.

El objetivo de su investigación es estudiar la modificación de las propiedades del silicio poroso luminiscente mediante nanopartículas metálicas. “Debido a las estructuras muy pequeñas que se forman, en esas circunstancias el silicio poroso empieza a generar luz”, lo cual lo convierte en un material útil para la electrónica, para producir biosensores, celdas solares y dispositivos autoelectrónicos.

El proceso de síntesis del silicio comienza con el anodizado electroquímico de una oblea de silicio monocristalino –un solo tipo de red cristalina homogénea y de grano único-, técnica que sirve para alterar la superficie del elemento, en la cual el silicio es perforado por un electrolito (en este caso ácido fluorhídrico). Al final queda un conjunto de poros y aire, con una forma similar al de un coral marino.

Parte del trabajo de la investigadora consiste en caracterizar los poros generados en el silicio y determinar con ello diversas posibilidades de aplicaciones.

La clasificación del silicio dependerá de cuántos poros y de qué tamaño sean: es microporoso si los poros miden de 1 a 10 nanómetros (nm), los cuales poseen actividad óptica; mesoporoso con orificios de hasta 100 nm, con alta reactividad en la superficie; mientras que el silicio macroporoso tiene poros de una micra de tamaño aproximadamente y se usa como material fotónico.

Luego, De la Mora le adhiere nanopartículas metálicas de oro, las cuales modifican al silicio y permiten controlar los cambios de las propiedades ópticas y mejorarlas.

La mayor ventaja de este tipo de síntesis es que es posible controlar la geometría y el tamaño de las partículas, además de que permite estudiar su influencia en la respuesta óptica del silicio. Es un método simple y económico, comparado con los procesos que se utilizan en otras partes del mundo.

Según la doctora en Ciencias e Ingeniería en Materiales, conjuntar el silicio con las nanopartículas de oro es la parte más complicada de la investigación pues la superficie del silicio poroso es hidrofóbica, es decir que el agua no puede pasar; para remediarlo se deben colocar las gotas de forma inclinada para que el agua entre.

El silicio poroso es un material que puede utilizarse para fabricar filtros y celdas solares, tal como se hace ya en el Centro de Investigación en Energía de la UNAM, donde pretenden obtener materiales más eficientes y baratos para el almacenamiento de energía, lo cual es un esfuerzo más para impulsar las energías renovables.

El silicio poroso con nanopartículas de oro ofrece una nueva línea de aplicaciones: investigadores de The Methodist Hospital System, en Houston, Texas, utilizaron la combinación de silicio poroso y nanopartículas de oro para un potencial tratamiento contra el cáncer. Los investigadores aplicaron ciertos químicos para que el silicio detecte y se adhiera a una molécula biológica relacionada con las células cancerígenas que se quieren atacar y luego las “golpearon” con un láser infrarrojo que provoca que estas se calienten a tal temperatura que empiezan a quemar las células afectadas.

Aunque aún no genera este tipo de aplicaciones, el trabajo de De la Mora representa un primer paso para el desarrollo de dispositivos que puedan generar beneficios desde el campo de la tecnología hasta la medicina.

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