Sería mineral de hierro de Minnesota la clave para producción de semiconductores sostenibles y de menor costo
Un nuevo descubrimiento tiene implicaciones para el futuro de la electrónica, los paneles solares, las baterías y más.
14 de agosto de 2026.- Por primera vez, investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities han demostrado que el mineral de hierro de baja pureza, común en Minnesota, puede utilizarse para crear sulfuro de hierro de calidad para semiconductores, también conocido como pirita o «oro de los tontos».
Este descubrimiento podría tener aplicaciones rentables y sostenibles en futuros dispositivos electrónicos y otros campos.
Minnesota es uno de los estados con mayor producción de hierro, representando el 75 por ciento del mineral del país, lo que genera más de 4 mil millones de dólares en ingresos anuales. Recursos naturales como la cordillera de Mesabi han impulsado la producción de hierro en Minnesota durante décadas, gracias al proceso de taconita desarrollado por Edward Wilson Davis en la Universidad de Minnesota.
El sulfuro de hierro pirita es un semiconductor único, ya que absorbe la luz extraordinariamente bien, está compuesto por elementos muy abundantes, además de ser no tóxico y económico. Por lo tanto, sintetizar pirita semiconductora de alta calidad directamente a partir de un recurso de hierro abundante como la región de Iron Range resulta muy atractivo, pero los semiconductores son extremadamente sensibles a las impurezas y los defectos, lo que hace que esto sea un gran desafío.
En este trabajo, los investigadores tomaron muestras de mineral de hierro directamente de la región minera de Minnesota y demostraron que pueden utilizarse para sintetizar pirita de calidad semiconductora mediante procesos sencillos. Este descubrimiento sorprendió a los investigadores.
«Nos dimos cuenta de que la pirita no es un semiconductor típico; es sorprendentemente inmune a las impurezas», afirmó Chris Leighton, profesor distinguido de la cátedra McKnight en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales y autor principal del artículo. «Así que nos preguntamos: ¿realmente necesitamos el material de alta pureza que nosotros (y todos los demás) habíamos estado utilizando para fabricar pirita semiconductora?».
Los investigadores pudieron probar tres tipos diferentes de mineral de hierro en este proceso. Resulta que el que mejor funciona —la taconita de grado de reducción directa— es uno de los grados más utilizados disponibles en Minnesota.
«Hay muchas razones por las que uno pensaría que esto no sería posible», añadió Leighton. «Pero, durante el procesamiento, los minerales de hierro impuros —o de baja pureza—, procedentes directamente de la región minera de Minnesota, se convirtieron fácilmente en pirita de calidad para semiconductores sin necesidad de pasos de purificación adicionales. Esto sucede por razones que ahora comprendemos bastante bien».
Este descubrimiento podría abrir una nueva fuente de ingresos para una industria global, con un amplio espectro de aplicaciones en tecnologías de energía limpia, basadas en un recurso natural que se encuentra en abundancia en Minnesota.
Las futuras aplicaciones de esta investigación podrían darse en baterías, paneles solares, electrónica y procesos de purificación de agua. El equipo espera continuar esta investigación probando otros tipos de minerales de hierro, ya que existen en una amplia variedad de calidades. También se centrarán en la producción de muestras de película delgada, más relevantes para dispositivos, no solo en cristales de pirita a granel con estos recursos de la región.
Además de Leighton, el equipo de investigación incluyó a Yeon Lee y Caitlyn Komar del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales, Jennifer T. Mitchell del Centro de Caracterización de la Universidad de Minnesota y del Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente, junto con Matt Mlinar, Jestos Taguta y George Hudak del Instituto de Investigación de Recursos Naturales de la Universidad de Minnesota.
Este trabajo fue financiado por el Fondo Fiduciario de Medio Ambiente y Recursos Naturales de Minnesota (ENTRF), según lo recomendado por la Comisión Legislativa Ciudadana sobre Recursos de Minnesota (LCCMR). El ENRF es un fondo permanente de Minnesota que proporciona financiación para la protección y conservación de los recursos naturales del estado. Este trabajo se realizó en colaboración con el Centro de Caracterización de la Universidad de Minnesota y el Centro de Nanotecnología de Minnesota.
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