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Desarrollan un método para obtener nanoestructuras con geometrías hasta ahora imposibles

El CSIC y la Universidad de Oporto han desarrollado un método para obtener nanoestructuras de diferentes materiales ferromagnéticos con aplicaciones en dispositivos magnéticos, nanofotónicos y magnónicos. El nuevo método es económico, evita las técnicas litográficas estándar y reduce los tiempos de producción.

Simetría cúbica, una de las geometrías conseguidas en los materiales nanoestructurados con el nuevo método. Imagen: ICMM/CSIC.Los materiales nanoestructurados, estructurados a escala nanométrica, permiten controlar de forma muy precisa el comportamiento de los dispositivos. Una minúscula diferencia en la característica de un material en un dispositivo óptico, puede hacer que la respuesta de la luz -difracción, reflexión u otra- sea diferente.

La posibilidad de controlar estas estructuras nanométricas está abriendo un amplio abanico de posibilidades en dispositivos fotónicos, magnéticos o magnónicos, estos últimos basados en el uso de ondas de espín de electrón (magnones) para transmitir, procesar y detectar la información.

Investigadores del CSIC y de la Universidad de Oporto han desarrollado un método que permite obtener plantillas nanoporosas para obtener, con ellas, recubrimientos metálicos nanoestructurados.  Es un método más económico y rápido que los basados en las técnicas convencionales de litografía. Es también más versátil, ya que permite obtener plantillas con una mayor variedad de ordenamientos geométricos. Se buscan empresas en el sector de la nanotecnología interesadas en la licencia de la patente para la explotación comercial de la tecnología.

Estampa un patrón predefinido

En este método, se parte de láminas de aluminio de alta pureza, sobre las que se presiona un molde para estampar un patrón predefinido. Este paso de estampado lo han realizado con un CD (o un DVD o un BR), de uso común y muy bajo coste, que es utilizado como un sello para imprimir los surcos que permitirán “guiar" la anodización posterior del aluminio. El estampado puede realizarse varias veces, cambiando así el ángulo de impresión para obtener plantillas de diferente geometría.

Con la anodización, el aluminio se oxida y por auto-ensamblaje origina una plantilla con nanoporos ordenados. Posteriormente, con un proceso de pulverización catódica (“sputtering”) sobre la superficie se obtiene un recubrimiento metálico que respeta el patrón. Se realiza un único proceso de anodización, lo que “incrementa la resistencia a la corrosión y una mejor adherencia que el metal desnudo”, dicen los científicos.

El método permite la obtención de nanoestructuras metálicas de diferentes materiales ferromagnéticos de alta aplicabilidad. El proceso de impresión es corto, unas 2 horas, y fácilmente mecanizable.

“Los discos comerciales CD, DVD o BR usados son simplemente ejemplos que hemos tomado por ser los más simples de encontrar”, aclaran los científicos. “Pero la técnica propuesta se podría extender a cualquier otro tipo de disco o ‘sello impresor’ que tuviera otro ordenamiento”. 

Más ejemplos de geometrías conseguidas con el nuevo método. Imagen:ICMM/CSIC.

Nanoestructuras con geometrías hasta ahora imposibles

La mayor ventaja, dice Manuel Vázquez, investigador principal del equipo que ha hecho el desarrollo en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), “es fundamentalmente la capacidad de generar nanoestructuras con geometrías imposibles de obtener con el método convencional: por ejemplo, cuadrado, rectangular, triangular o romboidal. En cambio, el método convencional permite sólo el orden hexagonal. Otra diferencia ventajosa es que con nuestra propuesta se consigue una sección nanoestructurada de mayor tamaño”.

“Con un DVD o un CD que vale menos de un euro se consiguen estructuras porosas de gran tamaño”, añade David  González, otro de los investigadores del equipo. “Por ejemplo, bandas (‘stripes’) de un centímetro y un grosor de 600 o 300 nanómetros; cuadrados de 600 a 300 nanómetros; y otros elementos no convencionales, como triángulos, que con la litografía convencional serían impensables… especialmente en cantidad. Esto posibilita poder realizar experimentos a una escala cualitativa y cuantitativa mayor”.

Otras ventajas están en el tiempo y en los costes. Por un lado, gracias al estampado se puede hacer la anodización en un solo paso: “sin estampado se necesitaría una “hard anodization” o dos pasos de anodización”, aclara David Navas otro de los científicos inventores.

Respecto a los costes, “esperamos ciertamente una reducción en el coste de producción, aunque es difícil cuantificarlo, ya que dependerá bastante de cada caso”, concluye.

 

Contacto:

Marisa Carrascoso Arranz
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Científicas (CSIC)
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