Un equipo de investigación formado por el Instituto suizo de investigación para el desarrollo de la ciencia y la tecnología de materiales (Empa) y el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich (ETH Zurich) ha avanzado en el desarrollo de un sistema capaz de aplicar tensión mecánica a nanomateriales. Este sistema, de tipo electromecánico, podría facilitar la creación de componentes electrónicos con propiedades innovadoras útiles para diversas aplicaciones, incluyendo información cuántica, tecnología de sensores y eficiencia en la conversión de energía.
Los investigadores están trabajando en el diseño de actuadores de silicio que pueden generar movimientos extremadamente pequeños, apenas de unos pocos nanómetros. Para lograrlo, se utiliza un mecanismo de peine electrostático sostenido por resortes diminutos. Estas estructuras están diseñadas para transformar señales eléctricas en movimientos mecánicos de alta precisión y detección de los cambios más pequeños, como ocurre en los sistemas electromecánicos miniaturizados que suelen emplearse en sensores avanzados.
El objetivo del equipo es aplicar tensión controlada a materiales como el grafeno, las nanocintas de grafeno y los nanotubos de carbono. Según estudios teóricos y simulaciones, se espera que estos nanomateriales puedan exhibir nuevas propiedades electrónicas, ópticas y mecánicas bajo condiciones de tensión. Sin embargo, la demostración experimental de estos efectos, especialmente en condiciones de temperatura extremadamente baja, sigue siendo un desafío importante.
Uso de peine de silicio
En uno de los experimentos, se utilizó un peine de silicio que se desplaza hasta 200 nanómetros antes de regresar a su posición original con la ayuda de un resorte integrado. El peine de silicio se ha aplicado en distintos tipos de nanomateriales. Todos estos sistemas se basan en el uso de actuadores electrostáticos que integran condensadores dispuestos como púas de un peine (dos de estas estructuras similares a peines se entrelazan sin tocarse).
Al aplicar un voltaje específico, se provoca que los peines cargados y descargados se atraigan, mientras que un tope en un extremo del actuador garantiza que el movimiento no supere los 200 nanómetros. En cuanto se reduce el voltaje, un resorte devuelve el actuador a su posición inicial.
Debido a que este movimiento es imposible de observar a simple vista, se utilizó un microscopio electrónico de barrido para registrar el proceso en detalle.
Los chips producidos pueden alojar entre 54 y 74 sistemas de este tipo, y su fabricación puede llevar alrededor de 10 días. La fabricación de estos dispositivos requiere condiciones de sala blanca para evitar la contaminación por polvo o cabellos.