Investigadores de la BUAP y de la Universidad de West Virginia, en Estados Unidos, realizaron una fundamentación teórica sobre un fenómeno inexplicable hasta entonces, observado en un experimento con nanohilos de nitruro de galio, materiales que son seis mil veces más delgados que un cabello humano.

El artículo que habla sobre dicho experimento y la aportación teórica de los investigadores, cuyo título es Isotopic Heft on the B1l Silent Mode in Ultra-Narrow Gallium Nitride Nanowires, fue publicado en Nano Letters, reconocida revista científica con un alto factor de impacto, debido al número de citaciones que tiene, más de 12.

“Los investigadores de este proyecto nos contactaron debido a que durante la experimentación con los nanohilos observaron una respuesta óptica que no pudieron explicar, la cual nosotros buscamos resolver mediante la teoría”, indicó Wilfredo Ibarra Hernández, investigador de la Facultad de Ingeniería de la BUAP.

De acuerdo con el académico, el experimento se basó en técnicas con las cuales se irradió luz a los nanohilos para determinar la frecuencia de la vibración de los átomos. “En estos procesos existen reacciones o líneas muy particulares que deben aparecer o no, dependiendo de la interacción de la luz con el material”.

“Al irradiar luz sobre un material, las vibraciones de este (fonones) interaccionan con el haz haciendo que la energía de los fotones se desplace hacia arriba o hacia abajo. No todos los fonones interaccionan con la luz, hay interacciones que están prohibidas por la simetría del sistema”, explicó.

Sin embargo, la experimentación mostró una respuesta que correspondía a una interaccion prohibida. ¿Por qué? “Nosotros hicimos los cálculos teóricos para explicar, mediante una hipótesis, la razón por la cual se hace presente dicha particularidad, algo que en principio nunca se ha visto, y les proporcionamos los datos a los investigadores”.

La conclusión que obtuvieron los académicos de la BUAP, de la Universidad de West Virginia y de otras universidades, fue que se necesitan dos condiciones para que ese fenómeno, derivado de la interacción de los átomos con el haz de luz, pueda ser visible.

“La primera es que el material (nitruro de galio) sea altamente puro. Esto explica que el fenómeno fue observable debido a que el mismo método por el que se crecen los nanohilos provoca que estos se depuren, de modo que cualquier otro elemento que entre a la estructura (distinto a nitruro o galio) será desechado ya que el material es muy pequeño”, explicó Ibarra Hernández.

La segunda condición tiene que ver con el hecho de que los isótopos de galio (Ga69 y Ga71) tengan una abundancia natural de casi 60-40, lo cual proporciona una diferencia en la masa, que juega un papel muy importante, aunque parezca imperceptible.

De igual forma, los investigadores determinaron que este fenómeno podría ser visible no solamente en nitruro de galio, sino también en óxido de zinc (ZnO); por el contrario, en fosfuro de indio (InP) no se debería presentar a pesar de tener una estructura similar.

El también doctor en Ciencias con especialidad en Materiales por la Universidad de Lieja, en Bélgica, expresó que si esta hipótesis es correcta, permitiría que más investigadores trabajen en el estudio de los otros materiales sobre los cuales se hicieron predicciones; en caso de que esto sea comprobado, se podría escalar hacia un vínculo más estrecho entre ciencia básica y tecnología, de tal forma que este fenómeno pueda ser aprovechado en el desarrollo de dispositivos.

Por otro lado, dio a conocer que los nanohilos pueden ser utilizados para la fabricación de cualquier dispositivo electrónico, lo que permitiría un ahorro de espacio y materiales utilizados para su creación.

Esta aportación teórica se realizó en colaboración con el doctor Aldo Romero, investigador del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de West Virginia, a través de códigos computacionales y equipo especializado de esa institución.