Investigadores de la Universidad Rice y los Laboratorios Nacionales Sandia han creado un fotodetector basado en nanotubos que recoge la luz dentro y más allá de las longitudes de onda visibles. Promete hacer posible un conjunto único de dispositivos optoelectrónicos, células solares y quizás incluso cámaras especializadas.

Una cámara tradicional es un detector de luz que captura un registro, en productos químicos, de lo que ve. Las cámaras digitales modernas reemplazaron la película con detectores basados ​​en semiconductores.

Pero el detector de arroz, el foco de un artículo que apareció hoy en la revista Nature en línea Informes científicos , se basa en nanotubos de carbono extralargos. A 300 micrómetros, los nanotubos todavía tienen solo una centésima de pulgada de largo, pero cada tubo es miles de veces más largo que ancho.

Eso inicia el detector de banda ancha en lo que el físico de Rice Junichiro Kono considera un dispositivo macroscópico, se conecta fácilmente a los electrodos para realizar pruebas. Los nanotubos se cultivan como una "alfombra" muy delgada por el laboratorio del químico de Rice Robert Hauge y se presionan horizontalmente para convertirlos en una hoja delgada de cientos de miles de tubos bien alineados.

Todos tienen la misma longitud Kono dijo, pero los nanotubos tienen diferentes anchos y son una mezcla de conductores y semiconductores, cada uno de los cuales es sensible a diferentes longitudes de onda de luz. "Los dispositivos anteriores eran un solo nanotubo, que son sensibles solo a longitudes de onda limitadas, ", dijo." O eran redes aleatorias de nanotubos que funcionaban, pero fue muy difícil entender por qué ".

"Nuestro dispositivo combina las dos técnicas, "dijo Sébastien Nanot, ex investigador postdoctoral en el grupo de Kono y primer autor del artículo. "Es simple en el sentido de que cada nanotubo está conectado a ambos electrodos, como en los experimentos de un solo nanotubo. Pero tenemos muchos nanotubos, lo que nos da la calidad de un dispositivo macroscópico ".

Con tantos nanotubos de tantos tipos, la matriz puede detectar luz desde infrarrojos (IR) a ultravioleta, y todas las longitudes de onda visibles intermedias. El hecho de que pueda absorber luz en todo el espectro debería hacer que el detector sea de gran interés para la energía solar. y sus capacidades de infrarrojos pueden hacerlo adecuado para aplicaciones de imágenes militares, Dijo Kono. "En el rango visible, ya hay muchos buenos detectores, ", dijo." Pero en el IR, solo existen detectores de baja temperatura y no son convenientes para fines militares. Nuestro detector funciona a temperatura ambiente y no necesita funcionar en un vacío especial ".

El detector también es sensible a la luz polarizada y absorbe la luz que lo golpea en paralelo a los nanotubos. pero no si el dispositivo se gira 90 grados.

El trabajo es el primer resultado exitoso de una colaboración entre Rice y Sandia bajo el programa del Instituto Nacional de Nano Ingeniería de Sandia financiado por el Departamento de Energía. El grupo de François Léonard en Sandia desarrolló un modelo teórico novedoso que explicaba de forma correcta y cuantitativa todas las características del fotodetector de nanotubos. "Comprender los principios fundamentales que rigen estos fotodetectores es importante para optimizar su diseño y rendimiento, "Dijo Léonard.

Kono espera que surjan muchos más artículos de la colaboración. El dispositivo inicial, según Léonard, simplemente demuestra el potencial de los fotodetectores de nanotubos. Planean construir nuevas configuraciones que amplíen su rango a los terahercios y probar sus habilidades como dispositivos de imágenes. "Hay potencial aquí para hacer dispositivos reales y útiles a partir de esta investigación fundamental, "Dijo Kono.