Nano-Láseres de Óxido de Zinc

Nano-Láseres de Óxido de Zinc

Por Marco J.R.

Son numerosos e importantes los avances que se han desarrollado en el mundo de la Física durante el siglo XX, pero cabe resaltar especialmente tres de ellos, si nos atenemos al apartado más experimental. En primer lugar está el desarrollo de toda la física que esconden ciertos materiales, conocidos como semiconductores, con innumerables aplicaciones en nuestra vida cotidiana actual como por ejemplo en óptica o electrónica. Posteriormente, es imprescindible mencionar la invención y desarrollo del láser en 1960, de muy rápida adaptación a la tecnología e imprescindible en nuestro día a día. Y finalmente, acercándonos al final de este siglo nos encontramos con otro factor que sin duda alguna ha revolucionado la física aplicada, que es el concepto de la nanotecnología (en física el prefijo nano implica un orden de magnitud de 10-9) que sencillamente ha revolucionado toda la ciencia conocida hasta la fecha, desde los dispositivos electrónicos hasta la medicina, pasando por la química, óptica, etc. En los últimos años, la electrónica ha trabajado con el único anhelo de conseguir mucho mayor rendimiento en mucho menos espacio.

Hay muchos tipos de láseres distintos, según su composición, pero, de entre todos ellos, el más apropiado a la hora de trabajar con dispositivos pequeños es el láser de semiconductor. Con toda esta minuaturización de la ciencia se han encontrado fenómenos muy curiosos e inesperados. Uno de ellos, por ejemplo, es que se pueden llegar a fabricar láseres con nanomateriales, es decir, que se han descubierto ciertos materiales que tienen propiedades tan curiosas como poder emitir luz láser (luz coherente) en una rango del espectro electromagnético concreto, dependiendo del material empleado y de su morfología. El óxido de zinc (ZnO) y ciertos compuestos de los grupos III-V de la tabla periódica, son algunos de los materiales semiconductores que poseen ésta propiedad óptica tan curiosa.

El ZnO es un compuesto que ofrece numerosas alternativas morfológicas, es decir, que se puede hacer crecer de muy diversas maneras. Podemos tener desde nanocintas o nanohélices, hasta nanohilos, nanotubos, etc. Todo esto, dependiendo tanto del método con el que se haga crecer como del hecho de que se hagan crecer con o sin sustrato. Si el lector quiere entrar más en detalle, puede ver la referencia siguiente, donde se detallan los tipos de crecimiento del ZnO, así como algunos de los métodos más comunes:  http://physics.usc.edu/~paichun/publications/29.pdf.

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El óxido de zinc tiene algunas propiedades que lo hacen idóneo para usarlo como nano-láser. Una de ellas es que tiene un gap  de 3.37 eV (emite en el ultravioleta, UV), y es un material transparente en el espectro visible. Además, posee otra propiedad que lo convierte en un material de verdadera relevancia, y es que trabaja a temperatura ambiente, algo que no es realmente muy común en el mundo de los láseres (muchos de ellos necesitan de refrigeración constante para trabajar de forma óptima). Por todo ello, además de que no son de un precio muy elevado, el óxido de zinc se postula como uno de los nano-láser referentes, en especial en aplicación directa a la vida cotidiana. Un ejemplo de ello, es que se está investigando para ser el reemplazo de los discos ópticos de Blu-Ray, mejorando en gran medida la capacidad de datos almacenados en los discos.

El ZnO es, además, relativamente fácil de dopar, tanto con indio (se conoce en la literatura como Indium Zinc Oxide, IZO) como con aluminio (aluminium zinc oxide, AZO). Al doparlo, se pueden variar algunas de las propiedades del ZnO , como por ejemplo variar su morfología, su transmisión óptica o incluso su rango de emisión de luz.

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