Ingenieros del MIT han desarrollado una técnica novedosa para cultivar y despegar películas ultrafinas de material electrónico, lo que podría revolucionar los dispositivos electrónicos. Este método permite la creación de componentes increíblemente delgados y flexibles, como sensores portátiles, transistores flexibles y dispositivos de imagen altamente sensibles. El avance se centra en una nueva técnica de “despegue” que permite la fabricación de películas piroeléctricas ultrafinas, materiales que generan electricidad en respuesta a los cambios de temperatura, con una sensibilidad sin precedentes y sin la necesidad de sistemas de enfriamiento voluminosos que se requieren típicamente en la tecnología actual de detección infrarroja.

Ingenieros del MIT han sido pioneros en una novedosa técnica para crear y desprender “pieles” de material electrónico ultradelgado, abriendo las puertas a una nueva generación de dispositivos electrónicos. Este innovador método, detallado en un reciente artículo de *Nature*, permite el crecimiento y desprendimiento de estas películas ultradelgadas, potencialmente revolucionando campos como los sensores portátiles, la electrónica flexible y la imagenología avanzada.

El núcleo de este avance reside en una nueva técnica de “despegue”. Los investigadores descubrieron que ciertos materiales, específicamente un material piroeléctrico llamado PMN-PT, podían cultivarse directamente sobre un sustrato monocristalino y luego retirarse fácilmente sin dañarlo. Este es un avance significativo, ya que simplifica el proceso de fabricación y permite la creación de películas extremadamente delgadas.

La principal demostración de esta tecnología implica la fabricación de membranas piroeléctricas ultradelgadas. Los materiales piroeléctricos son materiales sensibles al calor que generan una corriente eléctrica en respuesta a los cambios de temperatura. El equipo del MIT creó con éxito la membrana piroeléctrica más delgada hasta la fecha, midiendo tan solo 10 nanómetros de grosor. Esta delgadez extrema es crucial, ya que mejora la sensibilidad del material a las variaciones térmicas sutiles, un factor clave para diversas aplicaciones.

La investigación del equipo reveló el mecanismo detrás de la propiedad de fácil despegue del material PMN-PT. Descubrieron que la presencia de átomos de plomo dentro de la estructura del material juega un papel crucial. Estos átomos de plomo, debido a su alta afinidad electrónica, actúan como pequeñas unidades antiadherentes, impidiendo que el material se adhiera fuertemente al sustrato y permitiendo una separación limpia.

Las implicaciones de esta tecnología son de gran alcance, particularmente en el ámbito de la detección de infrarrojos lejanos (IR). La nueva película delgada piroeléctrica demuestra una sensibilidad excepcional al calor y la radiación en todo el espectro infrarrojo lejano. Esta capacidad tiene el potencial de revolucionar dispositivos como gafas de visión nocturna y sistemas de conducción autónoma.

Los sensores actuales de infrarrojos lejanos, como los utilizados en los dispositivos de visión nocturna, dependen de elementos de enfriamiento voluminosos para funcionar eficazmente. En contraste, la película delgada piroeléctrica recientemente desarrollada funciona sin necesidad de enfriamiento, manteniendo al mismo tiempo una alta sensibilidad. Esto elimina el peso y la complejidad asociados con los sistemas de enfriamiento, lo que lleva a mejoras significativas en la portabilidad y el rendimiento.

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología se extienden más allá de la visión nocturna. Las películas ultradelgadas podrían integrarse en dispositivos de detección de infrarrojos lejanos más ligeros y precisos para diversas aplicaciones. Estas incluyen la detección ambiental y biológica, así como la imagenología de fenómenos astrofísicos que emiten radiación infrarroja lejana.

Una de las aplicaciones más prometedoras es en las gafas de visión nocturna. Xinyuan Zhang, estudiante de posgrado del MIT, enfatiza el potencial de los dispositivos de visión nocturna ligeros y portátiles. “Esta película reduce considerablemente el peso y el costo, haciéndola ligera, portátil y más fácil de integrar”, afirma. La capacidad de operar a temperatura ambiente sin sistemas de enfriamiento es una gran ventaja, allanando el camino para sistemas de visión nocturna más cómodos y fáciles de usar.

Los investigadores también han destacado el potencial de esta tecnología para los vehículos autónomos. Al integrar las películas piroeléctricas en las plataformas de vehículos autónomos, los coches podrían “ver” a los peatones y vehículos en completa oscuridad o en condiciones de niebla y lluvia. Esto podría mejorar significativamente la seguridad y la fiabilidad de los sistemas de conducción autónoma.

Además, la tecnología podría aplicarse a la monitorización ambiental. Las películas podrían utilizarse en sensores de gas para la monitorización ambiental en tiempo real y en el sitio, ayudando a detectar contaminantes. En la industria electrónica, estas películas podrían monitorizar los cambios de calor en los chips semiconductores para detectar los primeros signos de elementos defectuosos.

La técnica de despegue no se limita a los materiales piroeléctricos. Los investigadores creen que el método puede generalizarse para crear otras películas semiconductoras ultradelgadas y de alto rendimiento. Están explorando formas de introducir átomos similares al plomo en el sustrato subyacente para inducir un efecto de despegue similar en otros materiales.

El equipo está trabajando activamente para incorporar las películas piroeléctricas en un sistema de visión nocturna funcional. Como señala Zhang, “Prevemos que nuestras películas ultradelgadas podrían convertirse en gafas de visión nocturna de alto rendimiento, considerando su sensibilidad infrarroja de amplio espectro a temperatura ambiente, lo que permite un diseño ligero sin un sistema de enfriamiento”. Los siguientes pasos implican la integración de la película con la circuitería de lectura y la realización de pruebas exhaustivas en diversas condiciones ambientales para garantizar la aplicación práctica.

Ingenieros del MIT han desarrollado una técnica de “despegue” para crear películas piroeléctricas ultrafinas (solo 10 nanómetros) altamente sensibles al calor y la radiación infrarroja lejana. Este avance elimina la necesidad de sistemas de enfriamiento voluminosos en dispositivos como gafas de visión nocturna y podría revolucionar aplicaciones como la conducción autónoma y la detección ambiental. La generalización del método promete una nueva era de electrónica ultrafina y de alto rendimiento, invitándonos a imaginar un futuro donde la tecnología se integra perfectamente en nuestras vidas, siendo tan flexible y adaptable como los propios materiales.