Un área actual de intenso interés en la nanotecnología son las heteroestructuras de van der Waals, que son ensamblajes de materiales cristalinos bidimensionales delgados (2D) que exhiben atractivas propiedades de conducción para su uso en dispositivos electrónicos avanzados.

El robot actúa como un microscopio óptico

Un semiconductor 2D representativo es el grafeno, que consiste en una red de nido de abeja de átomos de carbono que tiene solo un átomo de grosor. El desarrollo se ha visto restringido por las complicadas y lentas operaciones manuales requeridas para producirlas. Es decir, los cristales en 2D normalmente obtenidos por exfoliación de un material a granel necesitan ser identificados manualmente, recolectados y luego apilados por un investigador para formar una heteroestructura de van der Waals.

Ahora, un equipo de investigación japonés liderado por el Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio ha resuelto este problema mediante el desarrollo de un robot automatizado que acelera enormemente la colección de cristales 2D y su ensamblaje para formar heteroestructuras de van der Waals. El robot consiste en un microscopio óptico automatizado de alta velocidad que detecta cristales cuyas posiciones y parámetros se registran en una base de datos informática. El software personalizado se utiliza para diseñar heteroestructuras utilizando la información en la base de datos. La heteroestructura se ensambla capa por capa mediante un equipo robótico dirigido por el algoritmo informático diseñado.

Los hallazgos fueron reportados en Nature Communications. "El robot puede encontrar, recolectar y ensamblar cristales 2D en una guantera", dice el primer autor del estudio, Satoru Masubuchi."Puede detectar 400 escamas de grafeno por hora, lo que es mucho más rápido que la velocidad alcanzada por las operaciones manuales".

La contrucción del robot esta siendo una sensación

Cuando el robot se usó para ensamblar escamas de grafeno, podría acumularse hasta cuatro capas por hora con solo unos pocos minutos de entrada humana requerida para cada capa. El robot consta de 29 capas alternantes de grafeno y nitruro de boro hexagonal (otro semiconductor 2D común).

El número de capa de registro producida por operaciones manuales es 13, por lo que el robot ha aumentado en gran medida nuestra capacidad para acceder a heteroestructuras complejas de van der Waals."Se puede recolectar y ensamblar una amplia gama de materiales usando nuestro robot", explica el coautor Tomoki Machida. El desarrollo de este robot facilitará en gran medida la producción y su uso en dispositivos electrónicos, acercándonos un paso más a la realización de dispositivos que contienen materiales de diseño de nivel atómico.

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