Diminutos hilos de cobre mejorarían la pantalla de su celular

El desarrollo de pantallas flexibles, transparentes y con colores más vivos, y a un menor costo de producción, ahora sería posible gracias al uso del cobre como reemplazo de materiales como el indio y el estaño, menos abundantes en la Tierra. Por primera vez en el país se sintetizaron capas o películas de nanohilos de cobre, fibras microscópicas que se añadirían en la fabricación de las pantallas de celulares, celdas solares y otros dispositivos electrónicos.

Quizá usted no lo sabía, pero componentes como el teclado, la batería, la cámara o el micrófono de los celulares que usamos están conformados por elementos químicos como el indio y el estaño. El primero, de color blanco y plateado, se obtiene principalmente a partir de residuos del zinc (un mineral que está en rocas como la esfalerita), y el segundo está presente en el latón, el bronce y otros materiales para soldar.

El inconveniente es que el indio es muy escaso, pues solo está presente en alrededor de un 0,000001 % de la corteza terrestre, por lo que al fabricar pantallas electrónicas los precios se elevan, ya que no hay una oferta importante del metal. Al parecer habría una solución con el cobre, tal vez el metal más antiguo en la historia de la humanidad; de hecho, al norte de Irak se descubrió un colgante de este material y se dató en aproximadamente 8.700 años a. C.

Su nombre proviene del griego cuprum, una forma derivada en que los romanos denominaban a la isla de Chipre, en donde abunda este metal. Su distribución en el mundo es muy alta, llegando incluso a países como Colombia, ubicado en el cinturón metalogénico de la cordillera de los Andes, en donde en los últimos 50 años se han encontrado yacimientos importantes de este metal. Según cifras de la Unidad de Planeación Minero Energética, el país poseería recursos de cerca de 9,7 millones de toneladas de este metal.

Es aquí donde aparece la investigadora Yineth Melissa Pérez Ayala, magíster en Física de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien, en vista de esta posibilidad de reemplazo, sintetizó las primeras capas o películas de nanohilos de cobre, y sí, como su nombre lo indica, son hilos miles de veces más delgados que un cabello humano.

Según la magíster, esta forma permite que haya una distancia entre cada parte del cobre, dejando pasar la cantidad de luz necesaria, y que sea un conductor eléctrico adecuado, es decir que cuando se integre a la pantalla del dispositivo móvil pueda ser igual de efectivo para su funcionamiento que cuando se utiliza el óxido de indio y estaño.

“Aunque se habían realizado experimentos con oro o plata, estos fueron adquiridos y no sintetizados, como sucedió con el cobre”, anota. Para ello se utilizó el método hidrotérmico, que es calentar a 120 °C una solución que contiene dicloruro de cobre, un agente surfactante y uno reductor, para que el cobre se pueda extraer y quede en forma de hilos.

Durante este proceso, que puede durar hasta 24 horas, el agente surfactante se encarga de crear los hilos átomo por átomo, y el reductor extrae el cobre (aquí se utilizan sustancias como la glucosa). Una de las mayores dificultades es que en el proceso de síntesis se producen otras formas, como cubos o esferas, por lo que en el laboratorio se realiza la purificación del compuesto para desechar lo que no es útil y generar las películas.

Las longitudes pueden llegar a más de 100 micrómetros (um), y el diámetro a unos 70 um, medidas ideales para el siguiente paso, que consiste en utilizar una spin coating, máquina llamada “recubrimiento por rotación”, que gira a cerca de 3.000 revoluciones por minuto y deja caer pequeñas gotas que generan capas similares a las de una pantalla móvil.

“Comprobamos que se obtienen nanohilos de cobre y películas, lo cual es un gran avance y da cuenta de una alternativa viable y menos costosa; lo que sigue es implementar esto en un base de vidrio y ver cómo se acopla el material”, indica la magíster, quien contó con la dirección y el apoyo de los profesores de la UNAL Ángel Miguel Ardila, del Departamento de Física, y José Gregorio Carriazo, del Departamento de Química.

También explica que aún hay un reto importante y es que los nanohilos no dejen manchas en las capas, pues en algunos pasos tienden a unirse para generar otras formas pegándose entre sí, como por ejemplo madejas; sin embargo, se estudia la manera de que esto no ocurra.

Cifras de la empresa alemana de estadística Statista muestran que hacia finales de 2022 habían alrededor de 8.590 millones de celulares inteligentes en circulación en el mundo, lo cual muestra la importancia de estos hallazgos.

Más información: agencianoticias@unal.edu.co

Contenido elaborado por Universidad Nacional de Colombia*

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