(Phys.org):con un método nuevo, los investigadores ahora pueden cultivar semiconductores de nanotubos de carbono de estructuras predefinidas, lo que puede allanar el camino para que el carbono se utilice en la electrónica del futuro.

El corazón de la industria informática se conoce como "Silicon Valley" por una razón. Los chips informáticos de circuitos integrados se han fabricado a partir de silicio desde la infancia de la informática en la década de 1960. Ahora, gracias a un equipo de investigadores de la USC, Los nanotubos de carbono pueden surgir como contendientes al trono de silicio.

Los científicos y los expertos de la industria han especulado durante mucho tiempo que los transistores de nanotubos de carbono algún día reemplazarían a sus predecesores de silicio. En 1998, La Universidad de Delft construyó los primeros transistores de nanotubos de carbono del mundo:los nanotubos de carbono tienen el potencial de ser mucho más pequeños, más rápido, y consumen menos energía que los transistores de silicio.

Una razón clave por la que los nanotubos de carbono no están en su computadora en este momento es que son difíciles de fabricar de manera predecible. Los científicos han tenido dificultades para controlar la fabricación de nanotubos con el diámetro correcto, tipo y, en última instancia, quiralidad, factores que controlan las propiedades eléctricas y mecánicas de los nanotubos.

Piense en una quiralidad como esta:si toma una hoja de papel de cuaderno y la enrolla en forma de tubo, tendría cierta quiralidad. Si enrollaste esa misma hoja en ángulo, tendría una quiralidad diferente. En este ejemplo, el papel de cuaderno representa una hoja de átomos de carbono enrejados que se enrollan para crear un nanotubo.

Un equipo dirigido por el profesor Chongwu Zhou de la Escuela de Ingeniería de Viterbi de la USC y Ming Zheng del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Maryland resolvió el problema inventando un sistema que produce consistentemente nanotubos de carbono de un diámetro y quiralidad predecibles.

Zhou trabajó con los miembros de su grupo Jia Liu, Chuan Wang, Bilu Liu, Liang Chen, y Ming Zheng y Xiaomin Tu del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Maryland.

"Controlar la quiralidad de los nanotubos de carbono ha sido un sueño para muchos investigadores. Ahora el sueño se ha hecho realidad". dijo Zhou. El equipo ya ha patentado su innovación, y su investigación se publicará el 13 de noviembre en Comunicaciones de la naturaleza .

Los nanotubos de carbono se cultivan típicamente utilizando un sistema de deposición química de vapor (CVD) en el que se bombea un gas con mezcla química a una cámara que contiene sustratos con nanopartículas de catalizador metálico. sobre el que crecen los nanotubos. Generalmente se cree que los diámetros de los nanotubos están determinados por el tamaño de las nanopartículas metálicas catalíticas. Sin embargo, los intentos de controlar los catalizadores con la esperanza de lograr un crecimiento de nanotubos controlado por quiralidad no han tenido éxito.

La innovación del equipo de la USC fue deshacerse del catalizador y, en su lugar, plantar trozos de nanotubos de carbono que se han separado y preseleccionado en función de la quiralidad. utilizando una técnica de separación de nanotubos desarrollada y perfeccionada por Zheng y sus compañeros de trabajo en NIST. Usando esos pedazos como semillas, el equipo utilizó la deposición de vapor químico para extender las semillas y obtener nanotubos mucho más largos, que demostraron tener la misma quiralidad que las semillas.

El proceso se conoce como "clonación de nanotubos". Los próximos pasos en la investigación serán estudiar cuidadosamente el mecanismo del crecimiento de nanotubos en este sistema, para ampliar el proceso de clonación para obtener grandes cantidades de nanotubos controlados por quiralidad, y usar esos nanotubos para aplicaciones electrónicas