Una forma más barata de escalar la deposición de capas atómicas
La deposición de capas atómicas (ALD) consiste en apilar capas de átomos uno encima del otro como si fueran panqueques. Los átomos provienen de un material vaporizado llamado precursor. El ALD es una técnica bien establecida para la fabricación de microelectrónica como semiconductores y cabezas magnéticas para la grabación de sonido, así como sensores para bioingeniería y diagnóstico.
Esta es una ilustración artística de la deposición de la capa atómica.
J. Luterbacher (EPFL)
Sin embargo, el uso de ALD para depositar capas en superficies más grandes ha sido una lucha, especialmente cuando se trata de fabricar materiales que deben conservarse a bajo coste, por ejemplo, catalizadores y dispositivos solares.
"El punto de fricción no es necesariamente fabricar el material adecuado, sino fabricarlo a bajo costo", explica el profesor Jeremy Luterbacher, director del Laboratorio de Procesamiento Sostenible y Catalítico (LPDC) de la EPFL. "El recubrimiento de grandes superficies con métodos de fase gaseosa requiere largos tiempos de deposición y grandes excesos de precursor, lo que aumenta los costes", añade Benjamin Le Monnier, estudiante de doctorado que realizó la mayor parte de la investigación.
Ahora, el LPDC ha desarrollado una solución. Usando ALD en una fase líquida, los científicos pueden producir materiales indistinguibles de los fabricados en la fase gaseosa, con equipos mucho más baratos y sin exceso de precursores.
Una mayor precisión reduce los costes
Los investigadores lograron este avance midiendo cuidadosamente la proporción de los precursores reactivos antes de inyectarlos en la superficie de un sustrato. De esta manera, utilizaron exactamente la cantidad correcta de precursor, sin restos que puedan causar reacciones no deseadas o ser desperdiciados.
El nuevo método también reduce los costos al requerir sólo equipo de laboratorio estándar para la síntesis química. También se puede escalar fácilmente para recubrir más de 150 g de material con el mismo equipo barato, sin perder la calidad del recubrimiento. La técnica puede incluso conseguir recubrimientos que no son posibles utilizando ALD en fase gaseosa, por ejemplo, utilizando precursores no volátiles.
"Creemos que esta técnica podría democratizar enormemente el uso de ALD en catalizadores y otros materiales de alta superficie", dice Luterbacher.
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