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Bombardeo de iones para fabricar láminas delgadas de forma más sencilla

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[UCM] En una pantalla táctil o en una cuchilla de afeitar encontramos una sucesión de láminas delgadas que se pueden crear con técnicas muy diferentes. Un equipo de investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, en colaboración con otras instituciones, ha descubierto un método más sencillo, basado en el bombardeo de iones, que aporta a estas capas una alta calidad cristalina.
“El bombardeo iónico es una técnica física que consiste en lanzar iones a altas velocidades contra la superficie de un material sobre la que impactan creando defectos”, explica Óscar Rodríguez de la Fuente, investigador del departamento de Física de Materiales de la UCM y autor principal del estudio, publicado en Nature Communications.
 
difracciónEsta técnica se suele utilizar para limpiar una superficie de contaminantes externos pero, hasta ahora, no se conocía su capacidad de crear láminas delgadas o heteroestructuras (una sucesión de capas finas de diferentes materiales que puede dar lugar a uno nuevo).

Los investigadores han conseguido crear láminas muy finas con una alta calidad cristalina de un óxido a partir de otro óxido. “Hemos usado el bombardeo de iones en una superficie de TiO2, que es, probablemente, el óxido más estudiado por su variedad de aplicaciones y sus interesantes propiedades fisicoquímicas”, comenta Rodríguez de la Fuente.

Los físicos han descubierto que, tras una dosis alta de iones de argón, la superficie del TiO2 se transforma en una capa delgada de TiO, su subóxido –un óxido del mismo material pero con menos cantidad de oxígeno–. “Como es más fácil arrancar átomos de oxígeno que de titanio, el bombardeo favorece la pérdida progresiva y gradual de los primeros”, apunta el autor.
 
Tras el hallazgo, los físicos están probando ahora la técnica en otros materiales, para investigar las propiedades físicas que puedan ofrecer. “Las dos capas pueden tener características muy diferentes pero también complementarias, y de ahí pueden emerger nuevas e interesantes propiedades”, sugiere Rodríguez de la Fuente.
 
En el estudio han participado los grupos de Ciencia de Superficies y de Física de Materiales Complejos de la UCM, además del grupo de Teoría de Superficies, Intercaras y Nanoestructuras del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y la línea española SpLine del sincrotrón ESRF de Grenoble (Francia).
 
Referencia bibliográfica
 
B. M. Pabón, J. I. Beltrán, G. Sánchez-Santolino, I. Palacio, J. López-Sánchez, J. Rubio-Zuazo, J. M. Rojo, P. Ferrer, A. Mascaraque, M. C. Muñoz, M. Varela, G. R. Castro y O. Rodríguez de la Fuente. “Formation of titanium monoxide (001) single-crystalline thin film induced by ion bombardment of titanium dioxide (110)”, Nature Communications 6, 2015. DOI: 10.1038/ncomms7147.

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