CONOCE SU TRABAJO | Desde el IIT de la UACJ, el investigador explora aplicaciones para el desarrollo de baterías, dispositivos electrónicos y soluciones biomédicas
Hacer que un dispositivo sea más pequeño y eficiente puede depender de algo que no alcanzamos a ver: una capa de material cuyo espesor se controla a escala atómica. En esa dimensión trabaja el Dr. Pierre Giovanni Mani González, quien busca que la investigación de nuevos materiales encuentre una utilidad en la vida cotidiana.
Desde hace poco más de diez años, el profesor investigador del Instituto de Ingeniería y Tecnología de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (IIT-UACJ), adscrito al Departamento de Física y Matemáticas, estudia el depósito de capas atómicas, conocido como ALD por sus siglas en inglés.
«Esta técnica nos permite depositar materiales semiconductores que pueden ayudar actualmente, por ejemplo, al desarrollo de baterías de ion litio», explica.
Sus posibilidades también alcanzan a los componentes de los dispositivos electrónicos, con los que se busca desarrollar procesadores, tablillas, baterías, etc., más pequeños, rápidos y eficientes.
«También pudiéramos utilizar la técnica para depositar semiconductores que se puedan aplicar en la biomedicina», señala.
Para entender cómo un recubrimiento tan delgado puede tener esas aplicaciones, el investigador invita a imaginar algo mucho más familiar: globos acomodados linealmente simulando capas atómicas.
«Como si tuviéramos globos apilados asociados a un material por ejemplo hafnio y luego sobre de esta zona otra línea de globos apilados que representan oxígenos, así obtenemos óxido de hafnio».
Cada globo representa un átomo. La comparación ayuda a visualizar la escala del proceso, aunque en el laboratorio la formación del recubrimiento ocurre mediante reacciones químicas controladas sobre una superficie. Al repetirlas se denominan “ciclos” en la técnica de ALD, la película crece hasta alcanzar el espesor requerido.
Uno de los materiales que Mani González trabajó durante su doctorado fue el óxido de hafnio. Este se utiliza como dieléctrico en los transistores de ciertos microprocesadores, en sustitución del óxido de silicio en esa función específica.
El silicio mantiene su papel como semiconductor; el óxido de hafnio cumple una tarea distinta dentro del dispositivo. Por eso, más que fabricar un procesador entero con este material, se trata de incorporar una capa diminuta con propiedades que ayudan a controlar su funcionamiento.
Obtener películas de calidad requiere cuidar su espesor y la proporción de los elementos que las componen. Pero, además de esa precisión, el académico destaca una ventaja práctica: las condiciones en las que puede trabajar su equipo.
«Con una simple bomba mecánica podemos obtener esas películas», afirma.
Según explica, los procedimientos que desarrolla requieren sistemas de vacío menos exigentes que otras técnicas de fabricación de películas delgadas. Eso puede reducir algunas necesidades de equipo y facilitar el trabajo experimental.
«Podemos nosotros, con sales, obtener películas delgadas de muy buena calidad», añade.
El investigador reconoce que hablar de una técnica accesible no significa que esté libre de costos. Es necesario adquirir reactivos y mantenerlo en funcionamiento.
Aun con esas necesidades, considera que ofrece posibilidades valiosas para investigar y desarrollar materiales desde la Universidad. Su interés es que esas capacidades permitan fabricar y ensamblar dispositivos experimentales en la UACJ, evaluar sus resultados y avanzar hacia aplicaciones que puedan beneficiar a la sociedad.
Ese camino también tiene una historia dentro de la institución. Mani González sitúa en 2013 el inicio de los trabajos con ALD en México y atribuye a la UACJ como una de las universidades pioneras en su estudio en el país.
«La técnica ya estaba en el mundo; en México se empezó a trabajar en 2013», recuerda.
Como parte de ese impulso, relata que la Universidad organizó un primer taller al que acudieron representantes de la UNAM, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav), INAOE, Universidades de San Luis Potosí, Sonora y Michoacán, entre otras instituciones.
Desde entonces, agrega, han crecido tanto el conocimiento de la técnica como el estudio de sus variantes.
“…Y hemos obtenido buenos resultados», expresa.
El trabajo también ha abierto oportunidades para compartir resultados y establecer colaboraciones fuera del país.
El académico menciona citas e invitaciones para colaborar con investigadores de Irlanda, Inglaterra, Estados Unidos y Países Bajos. Entre las instituciones con las que mantienen vínculos se encuentra la Universidad de Texas en Dallas y Dublin City University.
Para él, dar a conocer estos avances permite acercar a las personas a una investigación que, aunque ocurre a una escala invisible, tiene relación con necesidades reconocibles: almacenar energía, mejorar dispositivos electrónicos y explorar nuevas aplicaciones para la salud.
El propósito, dice, es «hacer los dispositivos más pequeños» y ampliar las posibilidades de uso de estos materiales en otros campos, como la biomedicina.
Entre el recubrimiento que se obtiene en el laboratorio y su incorporación a una tecnología todavía hay pruebas y etapas de desarrollo. El trabajo del Dr. Pierre Giovanni Mani González busca avanzar en ese trayecto: conocer lo que pueden hacer estas capas diminutas y encontrar la manera de que sus propiedades se traduzcan en una aportación para las personas.
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