Las películas de diamante están entre los materiales más extraordinarios del planeta. Son fuertes, transparentes y conducen bien el calor. Son biológicamente inertes pero también se pueden hacer funcionales químicamente uniendo moléculas a su superficie. Es más, cuando se estimulan se convierten en semiconductores y pueden ser utilizadas en circuitos electrónicos.
Así que no es de extrañar que los científicos de los materiales estén expectantes ante la perspectiva de incorporar este asombroso material en prácticamente cualquier dispositivo que se les ocurra.
Pero hay un problema. Las películas de diamante tienen que cultivarse a altas temperaturas en una atmósfera de hidrógeno puro, algo que no es compatible con el modo en que se fabrican otros microdispositivos, como por ejemplo los chips de silicio.
Así que sería muy útil contar con una forma de crear películas de diamante en una ubicación y luego transferirlas a otra para que puedan ser colocadas en chips y otros dispositivos.
Venkatesh Seshan desde el Instituto Kavli de Nanociencia en Holanda y varios colegas afirman haber perfeccionado una forma de cultivar películas de diamante sobre un sustrato de cuarzo, separar las películas y luego recogerlas y colocarlas en otro lugar.
El equipo comenzó sembrando cristales de nanodiamante en una superficie de cuarzo y calentándola a más de 500 grados centígrados en una atmósfera de plasma de hidrógeno. Las semillas empezaron a crecer, creando una superficie cristalina de diamante de hasta 180 nanómetros de grosor.
El equipo ha perfeccionado una novedosa técnica para extraer la película de diamante del sustrato. Durante la fase de crecimiento, los materiales se expanden a ritmos distintos creando tensiones que separan una capa de la otra. "Las condiciones se escogieron a propósito para que a un espesor de ~ 180 nanómetros la tensión sea suficiente para romper la película y delaminarla de la superficie de cuarzo, formando numerosas nanoláminas", señalan Seshan y sus colegas.
El equipo utiliza un microscopio óptico para identificar las nanoláminas y luego las retira usando una película pegajosa, como si estuvieran recogiendo hojas de grafeno con cinta adhesiva. Después, la película pegajosa se coloca sobre el dispositivo, como por ejemplo un circuito electrónico y se presiona para colocarla en su posición. El equipo quita la película adhesiva despegándola lentamente de la nanolámina, un proceso que puede tardar hasta 10 minutos.
Seshan y su equipo han probado la técnica creando varios dispositivos basados en nanoláminas de diamante. Entre estos dispositivos encontramos resonadores parecidos a tambores, un circuito electrónico e incluso han colocado las hojas de diamante sobre otras hojas de material para mostrar cómo podría ser posible crear materiales totalmente nuevos formados por capas alte as de material.
Esto resulta útil ya que el equipo puede caracterizar la forma en que se comportan las películas de nanodiamante en diversas situaciones novedosas. También abre el camino para su uso en una amplia gama de aplicaciones distintas.
Aunque, por supuesto, hay un inconveniente. Identificar las nanoláminas y posicionarlas es un proceso que lleva tiempo. Así que esta técnica nunca será útil para la producción en masa de dispositivos basados en diamante.
Habrá que esperar hasta que se desarrolle una técnica para hacer el posicionamiento de forma automática y paralela a una escala masiva.
Pero, gracias al rápido desarrollo de las técnicas de visión artificial, podría ser posible prescindir de los trabajadores humanos en el proceso en un futuro próximo. Sin embargo, la paralelización masiva de este tipo de técnica de manufactura va a llevar más trabajo.
El potencial está claro. Este tipo de trabajo podría marcar el comienzo de un nuevo tipo de tecnología que complemente las eras de silicio y grafeno en las que estamos actualmente. En otras palabras, hay que empezar a pensar en la era del diamante.
Ref: arxiv.org/abs/1503.02844 Pick-Up and Drop Transfer of Diamond Nanosheets