Nuevos materiales

Desde celdas fotovoltaicas hasta biosensores (I)

(C) Intec/UNL/Conicet - Conicet Santa Fe - El Litoral

—¿Qué es el silicio?

—Es el elemento químico semiconductor más utilizado en electrónica. Su condición de semiconductor implica que tiene resistividad intermedia entre la de un conductor y un aislante, y que su conductividad aumenta con la temperatura. La mayor parte de los componentes electrónicos que conocemos se basa en el desarrollo de los denominados “circuitos integrados”, los cuales se construyen a partir de un trozo de silicio (oblea) que se somete a diferentes procesos para generar circuitos de alta complejidad en muy pequeños volúmenes. El desarrollo de materiales porosos basados en la propia matriz de silicio posibilita integrar, a estos circuitos, las diversas funcionalidades que son capaces de otorgar los sistemas porosos. Una de ellas es el desarrollo de sensores para materiales específicos.

—En este caso, ¿qué es un poro?

—Una pequeña cavidad entre las partículas que forman un cuerpo sólido.

—¿En qué consiste su actividad de laboratorio?

—En el desarrollo de metodologías para la preparación de materiales meso y macroporosos -con poros de tamaño intermedio y de diámetro superior-, basados en el silicio cristalino, así como para la posterior caracterización de tales materiales producidos por métodos físicos y químicos. Es un trabajo que realizamos en forma grupal.

—¿Qué significa “caracterizar” un material poroso?

—Cuando se habla de caracterizarlo se lo hace desde diferentes puntos de vista. Por un lado, el tamaño de los poros que lo conforman -la dimensión que lo caracteriza-; por el otro, la densidad de poros, es decir, en un material sólido cuál es la proporción de poros que contiene -lo que se denomina “porosidad”-. Y, finalmente, debo mencionar la geometría de los poros, que pueden ser esféricos, cilíndricos o algo intermedio. En cuanto a la geometría de estos sistemas también existe como variable la forma en que estos poros se distribuyen en el material; si lo hacen de manera aleatoria o siguiendo algún tipo de ordenamiento. Cada una de las numerosas combinaciones posibles en las características del material poroso genera un material con diferentes propiedades. A los fines de evaluar las posibles aplicaciones, esta caracterización se complementa con la determinación de las propiedades ópticas y electrónicas de los materiales generados.

—¿En qué se aplican?

—Las aplicaciones son múltiples. En general, el aporte de un material poroso proviene del hecho de poseer una gran superficie en relación con el volumen. Esta propiedad hace que haya elevada interacción del material poroso con el medio ambiente, hecho que lo torna altamente susceptible al entorno y, por lo tanto, óptimo para su utilización en diversos tipos de sensores (o detectores). Además, por tratarse, en este caso, de un material semiconductor le confiere características especiales desde el punto de vista eléctrico, y lo mismo puede decirse respecto de las propiedades ópticas. La función de sensado puede extenderse desde la detección de moléculas simples en el medio que rodea al sensor, sea líquido o gaseoso, hasta sistemas altamente desarrollados como las proteínas complejas y hasta cadenas de ADN.

—¿Significa que en estos estudios científicos se abarca la salud humana?

—Sí, porque uno de nuestros objetivos es el desarrollo de un material poroso a partir del cual sea posible detectar la presencia de lipopolisacáridos. Estas moléculas están presentes en las paredes celulares de las bacterias denominadas “gram negativas”, por lo que se las llama endotoxinas. Son las causantes de un número importante de enfermedades tales como gonorrea, meningitis y el síndrome urémico-hemolítico.

—En su grupo, ¿trabajan también en celdas fotovoltaicas?

—Nuestro trabajo de investigación en el área de Materiales Porosos surge a partir del Grupo de Celdas Fotovoltaicas por iniciativa del Dr. Roberto Koropecki, investigador del Conicet en el Intec/UNL/Conicet. Esta nueva línea de trabajo no ha impedido que continuemos participando en el desarrollo de materiales de aplicación en este tipo de celdas. En este caso, el material poroso semiconductor puede ser pensado como un sistema altamente efectivo en atrapar la luz que llega a la celda solar para luego ser aprovechada en un dispositivo conversor de la energía lumínica en energía eléctrica.

(*) Nacido en Helvecia (S. Fe), es licenciado y doctor en Física, títulos que obtuvo en el Instituto Balseiro (Uncu; S. C. de Bariloche). Es investigador del Conicet y docente en la FIQ/UNL, donde se desempeña como director alterno de las carreras de Ingeniería y Licenciatura en Materiales.

(**) Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química, sito en Güemes 3450 de la ciudad de Santa Fe.

Entrevistó: Lic. Enrique A. Rabe (ÁCS/Conicet Santa Fe).