Los dispositivos electrónicos son posibles gracias a un grupo de elementos a los que a menudo se hace referencia como metales raros de la Tierra, pero como su nombre indica, estos pueden tener un suministro limitado y son relativamente caros. Ahora, un equipo de científicos ha encontrado la manera de combinar elementos mucho más comunes en compuestos de uso electrónico, que podrían encontrar su camino hacia la iluminación sintonizable y los paneles solares.

Se necesitan todo tipo de minerales preciosos para construir aparatos electrónicos tan inteligentes como los que usamos todos los días. Desafortunadamente, muchos de estos elementos son bastante difíciles de encontrar y extraer, lo que los hace caros y propensos a volverse aún más escasos en un futuro no muy lejano.

«Estamos en peligro de quedarnos sin algunos de esos elementos porque no son fáciles de reciclar y su suministro es limitado», dice Roy Clarke, autor del estudio. «No es viable que la tecnología dependa de algo que probablemente se agote en una escala de 10 a 20 años.»

Compañías como Honda y Samsung están comenzando a desarrollar formas de reciclar estos elementos, mientras que los científicos también están tratando de encontrar nuevas formas de recuperar componentes valiosos y abordar el problema cada vez mayor de los desechos electrónicos.

Por muy útiles que sean estas iniciativas, sería más fácil utilizar alternativas más baratas. Así que los investigadores del nuevo estudio, de las universidades de Michigan, Lorraine y Canterbury, se propusieron encontrar una forma de hacerlo.

Los elementos de la tabla periódica están alineados en columnas, que forman grupos relacionados. Los elementos que se utilizan a menudo en la electrónica, como el indio y el galio, pertenecen al grupo III, a veces llamados metales de tierras raras.

Pero el equipo del nuevo estudio encontró que la combinación de elementos de grupos vecinos podría crear compuestos con muchas de las propiedades útiles de los metales raros de la Tierra. Los investigadores utilizaron la epitaxia de haz molecular (MBE) para producir los compuestos en forma de película delgada, colocando los elementos uno encima del otro con precisión atómica.

A molecular-beam epitaxy system lays down each atomic layer of the compound in a systematic fashion,...

Con esta técnica, el equipo pudo hacer un compuesto utilizando elementos de los grupos II, IV y V – zinc, estaño y nitrógeno. Todos estos son mucho más baratos y comunes, pero el compuesto resultante aún tiene propiedades optoelectrónicas similares a las de sus contrapartes más raras.

Por un lado, el nuevo compuesto es capaz de cosechar energía solar y emitir luz, lo que significa que podría ponerse a trabajar como una alternativa asequible en paneles solares de película delgada, luces LED y pantallas. Si se reemplaza el zinc con magnesio, la gama de luz disponible se extiende a las partes azul y ultravioleta del espectro.

Los investigadores encontraron que los materiales también eran afinables, lo que significa que podían ser ajustados en la etapa de desarrollo para hacer componentes más sensibles a longitudes de onda específicas de luz. Por ejemplo, los diodos emisores de luz fabricados con estos compuestos pueden ser ajustados para emitir colores específicos de luz.

«Cuando se ilumina una casa o una oficina, se desea poder ajustar la calidez de la luz, a menudo imitando la luz natural del sol», dice Clarke. «Estos nuevos compuestos II-IV-V nos permitirían hacer eso.»