Laboratorio chileno sintetizó cristal para investigación en óptica

lunes 7 de noviembre de 2022

  • El equipo de investigación logró sintetizar un cristal de Redes Metal Orgánicas de tamaño récord en un laboratorio del Centro ANID, Instituto Milenio MIRO, ubicado en la Universidad de Santiago de Chile.

Un proceso de investigación que se lleva a cabo en la Universidad de Santiago de Chile, y bajo el alero del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO) dio origen a una publicación en la revista ACS Omega, de la American Chemical Society, en la cual se estudió la capacidad de absorción anisotrópica en un cristal de Redes Metal Orgánicas creado en el Laboratorio de Nanosíntesis, que lidera el doctor en física e investigador asociado de MIRO, Dr. Dinesh Singh.

“Los cristales de Redes Metal Orgánicas (MOF, por sus siglas en inglés) son un nuevo tipo de material de nodos metálicos coordinados con ligandos orgánicos, con los cuales se forman estructuras de una, dos y hasta tres dimensiones. Estos materiales son de gran interés en el área de almacenamiento de gases, filtración, actividades catalíticas, etc., debido a sus estructuras altamente porosas”, explica el Dr. Singh.

Actualmente, los cristales MOF también se utilizan para la investigación en óptica lineal y no lineal, sin embargo, la dificultad de sintetizarlos radica en lo complejo de elaborar cristales de gran tamaño que sean de una calidad apta para el estudio de la luz.

Nosotros sintetizamos un MOF, llamado MIRO 101, de tamaño récord, que puede medir hasta 8 milímetros, y en este artículo reportamos cristales individuales (de Zn(3-ptz)2) de gran transparencia, además del mecanismo para hacerlos crecer”, detalla Singh.

La publicación llamada “Absorción anisotrópica en el límite de banda en cristales únicos milimétrico de redes métalo-orgánicas Zn(3-ptz)2” se centró específicamente en medir el espectro de absorción de luz ultravioleta en estos cristales, desde diferentes planos de incidencia lateral.

El investigador de MIRO y académico de la USACH Dr. Felipe Herrera comenta que esta es “una demostración de la sensibilidad que tiene la interacción de la luz con esta clase de cristales, dependiendo de la disposición en el espacio que tienen las moléculas que lo componen, en un rango de frecuencia azul y violeta, lo cual es muy importante para su posible aplicación en dispositivo de pantallas, o como marcador biológico (fluorescencia)”.

“Esto nos permite entender cómo se comportan estos materiales MOF como cristales únicos birrefringentes (donde se produce una doble refracción de la luz) que podrían tener aplicaciones como dispositivos de conversión de frecuencias o polarizadores eficientes de luz. Además, es una oportunidad única, ya que son pocos los ejemplos de MOF que pueden ser cristalizados en tamaños milimétricos”, agrega el investigador postdoctoral de MIRO Dr. Rubén Fritz.

El trabajo de investigación tardó un año y en el participaron Ignacio Chi Durán, como primer autor, Rubén Fritz, Rodrigo Urzúa-Leiva, Gloria Cárdenas-Jirón, Dinesh Singh y Felipe Herrera.

Se trató de una investigación teórica y experimental, en la cual se utilizaron difractómetros para caracterizar las caras de los cristales únicos. Además, el área de las caras fue determinada usando microscopía óptica y se usó espectrometría para medir la absorción de la luz en las distintas caras y en los cristales pequeños o policristalinos.

A futuro, el equipo continuará explorando las cualidades de los cristales MIRO 101. “Vamos a explotar la ventaja que nos otorga el gran tamaño de estos cristales para poder hacer dispositivos que sean compatibles con otros aparatos optoelectrónicos que se usan comúnmente para modular señales ópticas y que tienen diversas aplicaciones en telecomunicaciones y espectroscopia”, concluye el investigador Felipe Herrera.

La publicación está disponible de manera gratuita en https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.2c01856

Fuente: MIRO