Para impulsar tecnologías más eficientes y limpias que capten la energía solar, Julia Tagüeña Parga, del Centro de Investigación en Energía (CIE) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con sede en Temixco, Morelos, colabora con un grupo, junto con Rocío Nava y Antonio del Río, también del centro, que desarrolla multicapas de nanoestructuras de silicio poroso, útiles para generar espejos y filtros solares, baratas y fáciles de producir.

En la fabricación de silicio poroso se coloca una oblea de silicio cristalino impurificado con boro, que se coloca como el ánodo (electrodo positivo) de una celda electroquímica, donde el líquido es una solución de ácido fluorhídrico y el cátodo (electrodo negativo) es una placa de platino; por medio de esa celda electroquímica se hace pasar una corriente de algunos miliamperes, explicó Tagüeña.

Ataque químico

Durante el ataque químico producido se crean orificios en la oblea de silicio, lo que deja una estructura de ramas con diámetros del orden de nanómetros, que semeja un coral marino. La parte sólida es silicio cristalino. Así, la oblea se convierte en silicio poroso, es decir, cristalino agujereado.

Lo importante de este material es que tiene propiedades diferentes a las del silicio cristalino macroscópico, detalló la investigadora del CIE.

“Los efectos cuánticos hacen que el silicio poroso sea fotoluminiscente y electroluminiscente; esto significa que si es iluminado o si pasa por él una corriente eléctrica emite luz, en este caso luz visible, lo que no sucede con el silicio cristalino macroscópico.

Esta nueva propiedad hace del silicio poroso un excelente candidato para aplicaciones en la optoelectrónica, es decir, combinaciones de óptica y electrónica. Por ejemplo, son muy conocidos y utilizados los llamados leds (siglas en inglés de Light Emiting Diodes), pequeños focos que se iluminan al pasar una corriente, explicó.

Al variar la corriente eléctrica se puede modificar la porosidad (la cantidad de orificios) y, por tanto, el espacio vacío entre las ramas nanométricas de silicio cristalino, lo que hace que la luz emitida cambie de color.

Cristales fotónicos

En el laboratorio del CIE se fabrican capas alternadas de silicio poroso con porosidades diferentes y, por ello, con propiedades ópticas distintas. Con estas estructuras se fabrican dispositivos que tienen la propiedad de conducir luz en direcciones específicas.

A estas estructuras, que también pueden ser selectivas de la frecuencia (color) que se transmite, se les llama cristales fotónicos. El adjetivo fotónico se debe a que los fotones son paquetes de luz y ésta puede ser atrapada o reflejada completamente en esas nanoestructuras como si fueran un espejo perfecto.

Lo más reciente que se ha conseguido es construir multicapas de silicio poroso que son luminiscentes. Actualmente, está en trámite una patente nacional en favor de la UNAM para proteger estas nanoestructuras de silicio poroso y continuar el desarrollo de esta nanotecnología con aplicaciones en energía solar.