Borofeno. Como el grafeno, pero mejor.

Grafeno hecho de boro

Las ciencias de los materiales siguen haciendo nuevos descubrimientos, uno de ellos son los materiales 2D. Son materiales organizados en una fina capa de un solo átomo, de ahí el apodo. El primero fue grafeno de una sola capa, que se produjo con certeza sólo en 2004, aunque la idea y la teoría al respecto eran mucho más antiguas, y que llevarían a sus descubridores a ganar el Premio Nobel de Física en 2010.

El borofeno, otro material 2D, es aún más nuevo y se descubrió recién en 2015. Está hecho de átomos de boro en lugar de los átomos de carbono utilizados en el grafeno. Es incluso más conductor, más delgado, más ligero, más fuerte y flexible que el grafeno, a pesar de que a menudo se describe al grafeno como un material milagroso.

Fuente: Naturaleza

Debido a que es tan nuevo, todavía sabemos poco sobre las propiedades reales y todo el potencial del borofeno. Es un material incluso más complejo que el grafeno, con muchas configuraciones moleculares posibles manteniendo sus propiedades 2D. Las estructuras moleculares del borofeno pueden tener espacio para aceptar otros tipos de átomos, lo que hace que las configuraciones potenciales sean aún más numerosas.

Fuente: Fronteras de la Física

Y el potencial del borofeno sigue creciendo, a medida que investigadores de Penn State descubrieron cómo mejorarlo y también investigaron cómo interactúa con las células vivas.

Nuevo borofeno quiral

En una publicación científica titulada “Inducción quiral en nanoplaquetas de borofeno 2D mediante conjugación estereoselectiva boro-azufre“, los investigadores de Penn State se centraron en una característica única del borofeno entre los materiales 2D: su potencial “quiralidad”. Quiralidad es un término químico que significa que las moléculas tienen una simetría izquierda/derecha. La quiralidad es una característica importante de las moléculas orgánicas, por ejemplo, los aminoácidos que son los componentes básicos de las proteínas.

Fuente: UC Santa Barbara

Es a través de la interacción con aminoácidos quirales como la cisteína durante el proceso de producción que los investigadores lograron impartir quiralidad al borofeno, una primicia mundial en materiales 2D.

En las moléculas, la quiralidad puede hacer que las unidades biológicas o químicas existan en dos versiones que no pueden combinarse perfectamente, como en una manopla izquierda y derecha. Pueden reflejarse entre sí con precisión, pero una manopla izquierda nunca se adaptará tan bien a la mano derecha como a la izquierda.

Pr. Pan Dipanjan

Utilizando la quiralidad en la atención sanitaria

Los investigadores sintetizaron plaquetas de borofeno, de manera similar a cómo los fragmentos de borofeno ingresarían al torrente sanguíneo. Descubrieron que las propiedades quirales de las diferentes versiones de borofeno interactuaban de manera diferente con las membranas de las células y entraban en las células de manera diferente.

Esto abre el camino al diseño de estructuras de borofeno personalizadas para aplicaciones como el "desarrollo de imágenes médicas de mayor resolución con contraste que podrían rastrear con precisión las interacciones celulares o una mejor administración de fármacos con interacciones material-célula identificadas".

Una mejor comprensión de cómo interactúa la estructura del borofeno con las células vivas también ayudará a aclarar su perfil de seguridad.

También podría conducir a dispositivos médicos implantables más seguros y eficaces que aprovechen las propiedades únicas del borofeno. No sólo es un material muy ligero y resistente, sino que el borofeno también permite un control magnético y electrónico eficaz.

Por tanto, el borofeno también podría utilizarse para desarrollar biosensores o sistemas biomecánicos.

Otras aplicaciones del borofeno

Al igual que el grafeno, el borofeno es un material prometedor para muchas aplicaciones de alta tecnología. Entre ellos están:

• Fotónica informática: en particular, El borofeno podría usarse en láser para aplicaciones fotónicas..
• Catálisis, especialmente para la interacción que involucra hidrógeno and oxígeno. También podría usarse para almacenar hidrógeno de manera más eficiente.
• de altura, especialmente para gases, pero también como se mencionó la bioimagen como imágenes de fluorescencia,  imágenes fototérmicasy imagen fotoacústica.
• Baterías, incluso para hacer ánodos de borofeno.
• Energía avanzada, incluyendo ultracondensadores and superconductores.

Estas aplicaciones podrían beneficiarse potencialmente del borofeno quiral, y el nuevo material deberá probarse para cada una por separado.

Posibles empresas de borofeno

Como material descubierto hace menos de una década, el borofeno todavía está bastante lejos de ser fabricado en masa y en su mayor parte confinado a los laboratorios de ciencias de materiales (¿y pronto de biología?).

Sin embargo, la forma en que se sintetizó el borofeno por primera vez en 2015, un método llamado “deposición química de vapor” o CVD, no es una tecnología nueva. Se utiliza comúnmente en la industria de los semiconductores para producir circuitos integrados y sistemas fotovoltaicos (paneles solares).

CVD se utiliza para crear capas ultrafinas de silicio, tungsteno, grafeno e incluso diamantes sintéticos. Por lo tanto, cualquier empresa que ya sea líder en equipos CVD podría convertirse en el principal beneficiario de la creciente gama de aplicaciones del grafeno y ahora del borofeno.

CVD es parte de las herramientas utilizadas por muchas empresas de semiconductores que enumeramos en "Las 10 principales acciones de equipos semiconductores para soporte de fabricación”. Pero algunas empresas están más vinculadas a la tecnología CVD que otras que participan en diferentes partes del proceso de fabricación de semiconductores.

1. Veeco

Veeco ha sido un importante proveedor de equipos para la industria de fabricación de semiconductores desde su fundación en 1945. Sus máquinas se utilizan en la producción de chips EUV avanzados, antenas 5G, discos duros, LIDAR, LED, electrónica de potencia para vehículos eléctricos, etc.

Fuente: Veeco

El principal objetivo tecnológico de la empresa es el mismo proceso CVD utilizado para la producción de borofeno, o más precisamente MOCVD (Deposición de vapor químico orgánico-metálico).

Fuente: Veeco

Como líder en este segmento de nicho de la industria de los semiconductores, Veeco podría ser un buen candidato para apostar por el aumento de más aplicaciones CVD derivadas del uso creciente de grafeno, tungsteno y borofeno, a medida que mejoramos progresivamente en la manipulación de la materia a nivel mundial. nivel atómico.

También es probable que se beneficie de las tendencias masivas de la digitalización, la inteligencia artificial y la electrificación.

2. ulvac (6728.T)

La empresa japonesa Ulvac es especialista en tecnología de vacío, especialmente utilizada en Aplicaciones CVD y semiconductores. Esto lo convierte en un proveedor de equipos clave para los productores de chips, LED, fotovoltaica, baterías, etc.

Fuente: ulvac

La empresa también está activa en otros mercados, en particular FPD (Flat Panel Display), como pantallas y televisores. También produce piezas en metales de alto rendimiento como titanio, tantalio, circonio, niobio, etc.., así como equipos industriales para una amplia gama de aplicaciones (piezas de motores de combustión interna, materiales magnéticos, liofilización o purificación de productos farmacéuticos, secado al vacío de alimentos).

Fuente: Ulvac Q3 2024

La tecnología Ulvac es crucial para el proceso CVD y sus ventas probablemente se beneficiarán de nuevas aplicaciones y de la creciente demanda de materiales avanzados que requieren vacío, como baterías, chips, paneles solares, imanes, LED, pantallas, productos farmacéuticos avanzados, etc.

Sin embargo, gracias a la gama más amplia de aplicaciones potenciales, depende menos de la actividad de la industria de semiconductores que las empresas de CVD puras como Veeco.

Teniendo en cuenta lo cíclica que puede ser la actividad empresarial para los proveedores de equipos de fabricación de semiconductores, esto hace que Ulvac sea una inversión probablemente menos volátil. También debería estar menos expuesto al riesgo creciente de guerras comerciales entre Estados Unidos y China en la industria de los semiconductores.