Moverse, silicio. En un gran avance en la búsqueda de la próxima generación de computadoras y materiales, Los investigadores de la USC han resuelto un desafío de larga data con los nanotubos de carbono:cómo construirlos realmente con estructuras atómicas predecibles.

"Estamos resolviendo un problema fundamental del nanotubo de carbono, "dijo Chongwu Zhou, profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica Ming Hsieh de la Escuela de Ingeniería de la USC Viterbi y autor correspondiente del estudio publicado el 23 de agosto en la revista Nano letras . "Para poder controlar la estructura atómica, o quiralidad, de nanotubos ha sido básicamente nuestro sueño, un sueño en el campo de los nanotubos ".

Si esta es una era construida sobre silicio, entonces el siguiente puede construirse con nanotubos de carbono, que se han mostrado prometedores en todo, desde la óptica hasta el almacenamiento de energía y las pantallas táctiles. Los nanotubos no solo son transparentes, pero este descubrimiento de investigación sobre cómo controlar la estructura atómica de los nanotubos allanará el camino para computadoras que son más pequeñas, más rápido y con mayor eficiencia energética que los que dependen de transistores de silicio.

"Ahora estamos trabajando para ampliar el proceso, ", Dijo Zhou." Nuestro método puede revoutionizar el campo e impulsar significativamente las aplicaciones reales de nanotubos en muchos campos ".

Hasta ahora, los científicos no pudieron "cultivar" nanotubos de carbono con atributos específicos, digamos metálicos en lugar de semiconductores, en lugar de mezclarlos, lotes aleatorios y luego clasificarlos. El proceso de clasificación también acortó significativamente los nanotubos, haciendo que el material sea menos práctico para muchas aplicaciones.

Durante más de tres años, el equipo de la USC ha estado trabajando en la idea de usar estos nanotubos clasificados cortos como "semillas" para hacer crecer nanotubos más largos, extendiéndolos a altas temperaturas para obtener la estructura atómica deseada.

Un artículo del año pasado del mismo equipo en Comunicaciones de la naturaleza describió la técnica, y en la corriente Nano letras papel, los investigadores informan sobre su último gran éxito:identificar las "recetas de crecimiento" para construir nanotubos de carbono con estructuras atómicas específicas.

"Identificamos los mecanismos necesarios para la amplificación masiva de nanotubos, "dijo el coautor principal Jia Liu, estudiante de doctorado en química en la Facultad de Letras Dornsife de la USC, Artes y Ciencias, recordando el momento en que, solo en un cuarto oscuro, finalmente vio los datos espectrales que respaldaban su método. "Fue mi momento Eureka".

"Comprender los comportamientos de crecimiento de los nanotubos nos permite producir mayores cantidades de nanotubos y controlar mejor ese crecimiento, " ella continuó.

Cada tipo definido de nanotubo de carbono tiene una frecuencia a la que se expande y contrae. Los investigadores demostraron que los nanotubos recién desarrollados tenían la misma estructura atómica al igualar la frecuencia Raman.

"Este es un campo muy emocionante, y este fue el problema más difícil, "dijo el coautor principal Bilu Liu, investigador asociado postdoctoral en la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi. "Conocí al profesor Zhou [autor principal del artículo] en una conferencia y dijo que quería abordar el desafío de controlar la estructura atómica de los nanotubos. Eso es lo que me llevó a su laboratorio, porque fue el mayor desafío ".

Además, el estudio encontró que los nanotubos con diferentes estructuras también se comportan de manera muy diferente durante su crecimiento, con algunas estructuras de nanotubos creciendo más rápido y otras creciendo más bajo ciertas condiciones.

"Anteriormente era muy difícil controlar la quiralidad, o estructura atómica, de nanotubos, particularmente cuando se utilizan nanopartículas metálicas, "Dijo Bilu Liu." Las estructuras pueden parecer bastante similares, pero las propiedades son muy diferentes. En este artículo decodificamos la estructura atómica de los nanotubos y mostramos cómo controlar con precisión esa estructura atómica ".