En el ámbito tecnológico, la tendencia es construir dispositivos cada vez más pequeños, con nuevas propiedades y que sean flexibles para su manipulación. Hasta el momento, por sus múltiples características, el grafeno reina en las distintas aplicaciones, pero un material análogo a este, el siliceno, podría revolucionar el mundo de la electrónica.
El siliceno es una estructura flexible obtenida a partir de átomos de silicio, tiene algunos ansgtroms (un ansgtrom es la diez mil millonésima parte del metro) de grosor y comparte cualidades con el grafeno, por lo que sería útil en la construcción de circuitos electrónicos, mucho más pequeños que los actuales. Antes de usarlo como materia prima se necesita conocer a detalle sus propiedades electrónicas y mecánicas. Esta es la labor desarrollada por la doctora Lilia Meza Montes, investigadora del Instituto de Física “Ing. Luis Rivera Terrazas” de la BUAP (IFUAP), por medio de cálculos teóricos y simulaciones en computadora.
Meza Montes, coordinadora del Posgrado de Ciencia de Materiales del IFUAP, analizó la constante eléctrica y el efecto de un haz de electrones que pasa encima de este material semiconductor. Este proyecto de investigación se deriva de la tesis de maestría de José Luis Montaño Priede, egresado de la Maestría en Dispositivos Semiconductores.
La doctora en Física e integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, junto con el estudiante de la Maestría en Dispositivos Semiconductores, Juan Hernández Tecorralco, sustituyó átomos de carbono por boro, aluminio, nitrógeno y fósforo en hojas de siliceno, para analizar las propiedades electrónicas y estructurales.
En particular, “se encuentra una deformación estructural alrededor de los átomos de silicio, porque las impurezas que se colocaron son átomos más pequeños o grandes”. También se observó que las densidades de carga alrededor de las impurezas cambian, dependiendo del número de electrones de estas.
Actualmente, en una tesis de doctorado en Ciencia de Materiales, con el doctor Romeo de Coss, del Cinvestav-Mérida, Lilia Meza estudia cómo átomos no magnéticos, como fósforo en grafeno y nitrógeno en siliceno, dan lugar a magnetismo localizado. Uno de los fenómenos importantes por analizar es el efecto Kondo, el cual se observa en conductores eléctricos a baja temperatura. “En este caso, si se coloca una impureza magnética, los electrones alrededor tienden a reducir el efecto de esta impureza”, indicó.
En otra investigación -la tesis de maestría y doctorado en Ciencia de Materiales presentada por María del Rayo Chávez, en coasesoría con el doctor Mario Alberto Rodríguez, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares- se observó cómo se deforma una hoja de siliceno al ser estirada. En el caso de nanocintas, franjas del material de hasta un ciento de angstroms de ancho, se encontró que la respuesta depende del tamaño y orientación de la nanocinta, así como de la temperatura.
La doctora Lilia Meza Montes, quien además es coordinadora de la Red Mexicana de Ciencia, Tecnología y Género del Conacyt, también investiga qué ocurre en estas nanocintas con vacancias; es decir, defectos que consisten en la ausencia de átomos. Actualmente analiza una bicapa de siliceno, en la que una de las capas tiene una vacancia mientras la otra es prístina.
Entre los avances de este trabajo se observó que la capa de siliceno sin defectos presenta un comportamiento como si los tuviera, debido a las interacciones con la capa defectuosa. El estudio de estas propiedades mecánicas es importante para el diseño de nanodispositivos electromecánicos, conocidos como NEMS (por sus siglas en inglés).
Todos los cálculos son teóricos y simulados en computadora. En el caso de las propiedades mecánicas, la académica del IFUAP utiliza una metodología conocida como dinámica molecular y para el caso de propiedades electrónicas emplea el método de enlace fuerte y la teoría funcional de la densidad. Algunos cálculos que requieren de gran capacidad de cómputo se realizan en el Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México (LNS).
De esta manera, Lilia Meza Montes abunda en el conocimiento de las propiedades del siliceno, con el fin de conocerlo a detalle y, de ser posible, modificarlo y adaptarlo a los fines de la industria electrónica.
