(PhysOrg.com) - Los investigadores de la Universidad de Rice han descubierto que las películas delgadas de nanotubos creadas con impresoras de chorro de tinta ofrecen una nueva forma de fabricar transistores de efecto de campo (FET), el elemento básico en los circuitos integrados.

Si bien la técnica no se reduce exactamente a los niveles requeridos para los microprocesadores modernos, Robert Vajtai, de Rice, espera que sea útil para los inventores que deseen imprimir transistores en materiales de cualquier tipo, especialmente en sustratos flexibles.

En los resultados informados la semana pasada en la edición en línea de ACS Nano , Científicos del arroz que trabajan con investigadores en Finlandia, España y México han creado circuitos basados ​​en nanotubos utilizando impresoras de inyección de tinta de alta gama y tintas personalizadas.

Vajtai, un miembro de la facultad en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de los Materiales mejor calificado de Rice, dirigió el estudio. Pulickel Ajayan, Los profesores Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de Rice en Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales y de Química, es coautor.

El proceso implicó el análisis minucioso de circuitos de muestra impresos con nanotubos de carbono de pared simple funcionalizados con cuatro tipos de moléculas. Los investigadores encontraron que una sola capa de tinta infundida con nanotubos impresa en una lámina transparente no conducía muy bien la electricidad. Pero agregar capas aumentó las conexiones entre nanotubos, y así una conductividad aumentada.

"La clave es imprimir la cantidad adecuada de capas para obtener el tipo de conducción que desea, ya sea metálico o semiconductor, "Vajtai dijo, agregando que los investigadores no hicieron ningún intento de separar los nanotubos metálicos de los semiconductores, lo que simplificó enormemente el proceso.

Descubrieron que a temperatura ambiente, El transporte eléctrico se realizó a través de la red de nanotubos semiconductores y metálicos. A bajas temperaturas, los nanotubos semiconductores se convirtieron en aislantes, así que el túnel de electrones entre nanotubos metálicos adyacentes se hizo cargo.

Por último, para construir transistores, el equipo utilizó dos de las cuatro mezclas estudiadas de nanotubos funcionalizados como sus componentes básicos. Los nanotubos para canales conductores se trataron con polietilenglicol (PEG) mientras que la fuente, Los electrodos de drenaje y compuerta se imprimieron con nanotubos carboxilados. Se utilizó una capa de PEG como dieléctrico de puerta.

"Este no es un transistor perfecto, pero es aplicable en electrónica digital, "Vajtai dijo." Hay algunas limitaciones. Dudo que alguien pueda tomar una impresora de inyección de tinta de $ 60 e imprimir circuitos electrónicos prediseñados. Pero con una impresora de alta gama, es un proceso bastante sencillo y te permite armar lo que quieras ". Él espera que la fabricación de nano-FETS a granel requiera un proceso más parecido al de la serigrafía.

Aunque los FET de prueba de los investigadores eran relativamente grandes, alrededor de un milímetro cuadrado, informaron que los circuitos podrían reducirse a aproximadamente 100 micrones, aproximadamente del ancho de un cabello humano, con una longitud de canal de aproximadamente 35 micrones, el tamaño del cabezal de impresión. Reducirlos aún más podría ser posible con cabezales de impresión más pequeños o superficies hidrófilas o hidrófobas pretratadas.

Vajtai dijo que los FET basados ​​en nanotubos serán buenos para aplicaciones basadas en lógica que se pueden imprimir en una superficie flexible pero que no necesitan una gran cantidad de circuitos. "Supongamos que quiere tener una gabardina hecha con transistores, hacer lo que sea necesario para hacer una gabardina que requiera electricidad, como controlar y analizar señales de varios sensores y fuentes de luz, por seguridad. Se puede hacer."