Investigadores del CSIC describen el comportamiento de nanoespumas de silicio

Una investigación en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que las estructuras tipo espumas de tamaño nanométrico siguen las mismas leyes universales que la espuma de jabón: las burbujas (estructuras) pequeñas van desapareciendo a favor de las grandes. Los investigadores han llegado a esta conclusión tras producir y caracterizar una nanoespuma sobre una superficie de silicio mediante irradiación con iones energéticos. Este estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, describe la evolución de estas nanoestructuras a lo largo del tiempo de irradiación.

“Los resultados de este trabajo nos ayudan a entender cómo evolucionan ciertos sistemas materiales ante la presencia de un agente externo, como es en este caso la irradiación iónica. Además, tienen un interés práctico, tanto por la importancia de las aplicaciones tecnológicas del silicio, como por las dimensiones nanométricas en las que se desarrolla el fenómeno”, explica el investigador del CSIC Luis Vázquez, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.

Dinámica de las nanoespumas

En las estructuras tipo espuma las variaciones en torno a un motivo básico, como una burbuja de jabón aislada, se repiten de manera más o menos ordenada hasta rellenar completamente una región bidimensional o tridimensional. Ejemplos de este fenómeno pueden observarse en las demarcaciones geográficas, en las formas presentes en la piel de ciertos animales (como en las jirafas), en la espuma de la cerveza y en los materiales policristalinos, entre muchos otros.

Según este estudio, la interacción entre las nanoburbujas determina en promedio cómo crece cada una de ellas. De esta forma, es posible obtener información geométrica sobre una estructura a partir del tipo de orden que representa y de su evolución temporal, como ya ocurre con las espumas macroscópicas mencionadas anteriormente. Este hallazgo ha sido posible gracias a una ecuación, que también se aplica en otros sistemas, que describe las observaciones experimentales con precisión. La validez de esta fórmula en este estudio implica que la formación de ciertos patrones auto organizados y la dinámica de las espumas serían manifestaciones distintas de un mismo principio.

En este trabajo también han participado la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Pontificia Comillas.