Rocío Sánchez Ruiz, recién egresada de Ingeniería Ambiental y quien ganó el primer premio del X Concurso Anáhuac México de carteles de investigación en la categoría de Licenciatura con una investigación del ámbito de la ciencia de materiales, nos explica en qué consistió su proyecto:
Mi investigación se enfocó en desarrollar un material semiconductor orgánico que tenga el potencial de sustituir al silicio en productos como paneles solares, ya que se trata del semiconductor inorgánico más utilizado en la industria. Esto es relevante porque el silicio, además de ser costoso en el proceso de su producción para alcanzar una pureza que permita un desempeño eficiente en la conversión de energía solar a energía eléctrica, es también un material que, al final de su vida útil, genera un gran impacto ambiental. Por otro lado, los semiconductores orgánicos tienen ventajas mecánicas como la flexibilidad, con lo que estos compuestos pueden ser depositados en películas delgadas a través de diversos métodos por su baja fragilidad.
El proceso consistió en un estudio exhaustivo de distintos compuestos semiconductores orgánicos, principalmente ftalocianinas, las cuales he estudiado desde el segundo semestre en el equipo de investigación de la Dra. María Elena Sánchez Vergara. El estudio inició con la síntesis en el laboratorio de estos nuevos materiales y la aplicación de distintas técnicas de análisis a dichos materiales como la espectrofotometría Ultra Violeta-Visible (UV-Vis), la espectrofotometría Infrarroja (IR), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET), Espectroscopía Raman, entre otros, para así obtener datos de las características ópticas, eléctricas y morfológicas de los compuestos y su desempeño después de ser depositados en películas delgadas.
En específico, el cartel que presenté al X Concurso Anáhuac México de Carteles de Investigación se basa en los análisis morfológicos que realicé durante una estancia de investigación en la Universidad de Texas, en San Antonio. Entre otras tecnologías, empleé la técnica FIB-MEB Focused Ion Beam-Microscopía Electrónica de Barrido para obtener imágenes de las películas delgadas a escala nanométrica. La MEB utiliza un haz de electrones en lugar de luz para formar imágenes. Por otro lado, el FIB, como su nombre lo indica, se trata de un equipo con un haz de iones focalizados de galio integrado, que permite la manipulación o cortes micro o nanométricos de las muestras a analizar. En el caso de este estudio, esta técnica se empleó para conocer el arreglo morfológico transversal de un dispositivo optoelectrónico (con aplicación en paneles solares) fabricado a partir de distintas capas de semiconductores orgánicos, batocuproína, ftalocianina de zinc y compuestos de estaño. Este estudio se enfocó en el análisis de la interfase de la primera capa de dos diferentes dispositivos optoelectrónicos, cada uno con distinto tipo de sustratos (superficie sobre la cual se deposita el compuesto semiconductor). En este caso la capa de semiconductores que está en contacto con el sustrato fue del compuesto de estaño y se depositó por un lado en sustrato de vidrio y, por otro lado, en sustrato de tereftalato de polietileno (PET).
Después de preparar las muestras y de capturar y analizar las imágenes de alta resolución, se puede concluir que se determinó un método de preparación adecuada para el análisis estructural y morfológico FIB-MEB de las películas delgadas fabricadas a partir de semiconductores orgánicos, ya que se evitó tanto la degradación de la muestra como su desgaste, lo cual habría impedido la visualización de las capas durante el análisis. También se concluye que la tomografía FIB-MEB funge como una adecuada técnica para el análisis transversal de dispositivos multicapa, ya que permiten obtener información del grosor de las capas de semiconductores orgánicos, lo que genera pautas para poder experimentar con el grosor de estas y aumentar la eficiencia del dispositivo. Con lo anterior, este proyecto de investigación camina hacia un desarrollo de materiales que sean competitivos y disruptivos a lo que actualmente se encuentra en el mercado.
Ing. Rocío Sánchez Ruíz, egresada de Ingeniería Ambiental de la Universidad Anáhuac México.
Más información:
Dirección de Investigación
Andrea Pérez Roldán
andrea.perezro@anahuac.mx
