Los investigadores han demostrado una nueva herramienta de imágenes para detectar rápidamente estructuras llamadas nanotubos de carbono de pared simple. posiblemente acelerando su uso en la creación de una nueva clase de computadoras y dispositivos electrónicos que son más rápidos y consumen menos energía que los actuales.

Las nanoestructuras semiconductoras podrían usarse para revolucionar la electrónica reemplazando los componentes y circuitos de silicio convencionales. Sin embargo, un obstáculo en su aplicación es que las versiones metálicas se forman inevitablemente durante el proceso de fabricación, contaminando los nanotubos semiconductores.

Ahora, los investigadores han descubierto que una tecnología de imágenes avanzada podría resolver este problema, dijo Ji-Xin Cheng, profesor asociado de ingeniería biomédica y química en la Universidad de Purdue.

"El sistema de imágenes utiliza un láser pulsante para depositar energía en los nanotubos, bombear los nanotubos desde un estado fundamental a un estado excitado, ", dijo." Entonces, otro láser llamado sonda detecta los nanotubos excitados y revela el contraste entre los tubos metálicos y semiconductores ".

La técnica, llamada absorción transitoria, mide la "metalicidad" de los tubos. El método de detección podría combinarse con otro láser para eliminar los nanotubos metálicos no deseados a medida que salen de la línea de fabricación. dejando solo los tubos semiconductores.

Los hallazgos se detallan en un artículo de investigación que aparece en línea esta semana en la revista. Cartas de revisión física .

Los nanotubos de pared simple se forman enrollando una capa de grafito de un átomo de espesor llamada grafeno, que eventualmente podría rivalizar con el silicio como base para chips de computadora. Investigadores del grupo de Cheng, trabajar con nanomateriales para estudios biomédicos, quedaron desconcertados cuando notaron que las nanopartículas metálicas y los nanocables semiconductores transmitían y absorbían la luz de manera diferente después de haber sido expuestos al láser pulsante.

Luego, el investigador Chen Yang, un profesor asistente de Purdue de química física, sugirió que el método podría usarse para filtrar los nanotubos en busca de nanoelectrónica.

"Cuando haces nanocircuitos, solo quieres los semiconductores, por eso es muy importante tener un método para identificar los nanotubos metálicos, "Dijo Yang.

El artículo fue escrito por el estudiante de doctorado en física de Purdue, Yookyung Jung; el científico investigador en ingeniería biomédica Mikhail N. Slipchenko; Chang-Hua Liu, un estudiante graduado de ingeniería eléctrica en la Universidad de Michigan; Alexander E. Ribbe, gerente del Grupo de Nanotecnología en el Departamento de Química de Purdue; Zhaohui Zhong, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en Michigan; y Yang y Cheng. Los investigadores de Michigan produjeron los nanotubos.

Los semiconductores como el silicio conducen la electricidad en algunas condiciones pero no en otras. haciéndolos ideales para controlar la corriente eléctrica en dispositivos como transistores y diodos.

Los nanotubos tienen un diámetro de aproximadamente 1 nanómetro, o aproximadamente la longitud de 10 átomos de hidrógeno unidos, haciéndolos demasiado pequeños para ser vistos con un microscopio óptico convencional.

"Se pueden ver con un microscopio de fuerza atómica, pero esto solo te dice la morfología y las características de la superficie, no el estado metálico del nanotubo, "Dijo Cheng.

La técnica de adquisición de imágenes de absorción transitoria representa el único método rápido para diferenciar los dos tipos de nanotubos. La técnica es "sin etiquetas, "lo que significa que no requiere que los nanotubos estén marcados con tintes, haciéndolo potencialmente práctico para la fabricación, él dijo.

Los investigadores realizaron la técnica con nanotubos colocados sobre una superficie de vidrio. El trabajo futuro se centrará en realizar las imágenes cuando los nanotubos estén sobre una superficie de silicio para determinar qué tan bien funcionaría en aplicaciones industriales.

"Hemos comenzado este trabajo sobre un sustrato de silicio, y los resultados preliminares son muy buenos, "Dijo Cheng.

Las investigaciones futuras también pueden estudiar cómo viajan los electrones dentro de los nanotubos individuales.