Una pantalla de teléfono que se puede arreglar durante la noche o incluso paneles solares satelitales que ya no sufren los impactos de pequeños meteoritos. Este es el objetivo que quiere conseguir un equipo de investigadores de Technion, el Instituto Israelí de Investigaciones Tecnológicas, tras descubrir las sorprendentes propiedades del nanocristal semiconductor que crearon.
De hecho, el nanocristal del equipo de científicos dirigido por Yehonadav Bekenstein, profesor de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales, mostró propiedades reconstituyentes documentadas en tu estudio publicado en la revista Materiales funcionales avanzados. Está hecho de perovskita doble, una forma alternativa de perovskita, un material utilizado en los paneles solares por su buena capacidad para convertir la energía solar en energía eléctrica.
Un descubrimiento inesperado durante la observación de nanocristales
Para lograr este resultado, el equipo de científicos sintetizó un nanocristal de perovskita doble a nanoescala, que es el tamaño mínimo para que una partícula permanezca naturalmente estable. Al cambiar el tamaño, la forma y la composición de este nanocristal, los investigadores pudieron modificar sus propiedades físicas. El objetivo inicial era crear una alternativa ecológica a la perovskita híbrida, especialmente mezclada con plomo, un metal contaminante, para aumentar su rendimiento. Por lo tanto, reemplazaron el plomo con un material orgánico con una eficiencia similar. Después de calentar su nanocristal a una temperatura de 100 grados, los investigadores lo observaron bajo un microscopio electrónico de transmisión, que transmite una corriente de electrones a través de la materia para permitir su observación. Fue en ese momento que ocurrió un fenómeno sorprendente: los electrones enviados por el microscopio crearon un agujero en el nanocristal y ese agujero se movió sobre él sin tocar los bordes.
Un fenómeno explicado por las propiedades únicas de la perovskita.
Para comprender la dinámica de este agujero, los investigadores lo filmaron durante varias horas. Descubrieron que continuó moviéndose hasta que encontró una zona energéticamente estable en el nanocristal. Para explicar esto, los científicos plantearon la hipótesis de que la molécula orgánica alrededor del nanocristal empujaba el agujero hacia su centro.
Los investigadores, por lo tanto, decidieron modificar la composición del nanocristal para ver si esto tenía un impacto en los movimientos de ese orificio. Quitaron el material orgánico y volvieron a mirar el nanocristal, esta vez compuesto únicamente por perovskita doble, con un microscopio electrónico de transmisión. El agujero seguía allí, pero su dinámica había cambiado. Ahora se estaba moviendo hacia los bordes de su anfitrión cristalino hasta tal punto que salió de él. El nanocristal, por tanto, había vuelto a su forma original: se reparó a sí mismo.
El profesor Dan Oron, investigador en química molecular y ciencia de materiales en el Instituto de Ciencias en Rehovot, Israel, explica que este fenómeno se debe a las propiedades especiales de la perovskita, que es un sólido con una corriente constante de iones. (Átomos cargados eléctricamente) dentro de él. “Cuando se forman defectos en el cristal, los iones encuentran la manera de regresar a su lugar y así hacer que esos defectos desaparezcan.“Explica en las columnas de Perovskita-info, un sitio especializado en este material.
Este video publicado por Technion muestra el fenómeno de autocuración del dúo de perovskita.
Un proceso de autocuración que debe replicarse a mayor escala.
Este experimento permitió al equipo de Berkenstein documentar todo el proceso de autorreparación de su nanocristal. Ahora esperan poder reproducir este fenómeno en materiales más grandes para poder ponerlo en práctica. “Ya que estamos hablando de nanocristales, este fenómeno ocurrió a una distancia muy corta, todavía no sabemos cómo sería con cristales más grandes. Entendemos el proceso de autorreparación, ahora tenemos que crear materiales más grandes con las mismas propiedades.”, Señala el autor principal de este estudio en el sitio web Peroskite-info.
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