Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado una forma de reparar los huecos en cables demasiado pequeños para incluso el soldador más pequeño del mundo.

Dirigido por el profesor de ingeniería eléctrica e informática Joseph Lyding y el estudiante de posgrado Jae Won Do, el equipo de Illinois publicó sus resultados en la revista Nano letras .

Los nanotubos de carbono son como pequeños alambres huecos de carbono de solo 1 átomo de espesor, similares al grafeno pero cilíndricos. Los investigadores han estado explorando su uso como transistores en lugar del silicio tradicional, porque los nanotubos de carbono son más fáciles de transportar a sustratos alternativos, como láminas delgadas de plástico, para dispositivos electrónicos flexibles de bajo costo o pantallas planas.

Los propios nanotubos de carbono son conductores de alta calidad, pero crear tubos únicos adecuados para servir como transistores es muy difícil. Las matrices de nanotubos son mucho más fáciles de hacer, pero la corriente tiene que saltar a través de uniones de un nanotubo al siguiente, ralentizándolo. En cables eléctricos estándar, tales uniones se soldarían, pero, ¿cómo podrían salvarse las brechas a una escala tan pequeña?

"Se me ocurrió que estas uniones de nanotubos se calentarán cuando pase la corriente a través de ellas, "dijo Lyding, "algo así como un cableado defectuoso en una casa puede crear puntos calientes. En nuestro caso, utilizamos estos puntos calientes para desencadenar una reacción química local que deposita metal que nano-suelda las uniones ".

El grupo de Lyding se asoció con Eric Pop, profesor adjunto de ingeniería eléctrica e informática, y John Rogers, Profesor Swanlund de ciencia e ingeniería de materiales, expertos en síntesis y transferencia de nanotubos de carbono, así como el profesor de química Greg Girolami. Girolami es un experto en un proceso que utiliza gases para depositar metales en una superficie, llamado deposición química de vapor (CVD).

El proceso de nano-soldadura es simple y autorregulable. Una matriz de nanotubos de carbono se coloca en una cámara bombeada llena de moléculas de gas que contienen metal. Cuando una corriente pasa a través del transistor, las uniones se calientan debido a la resistencia a medida que los electrones fluyen de un nanotubo al siguiente. Las moléculas reaccionan al calor, depositar el metal en los puntos calientes y "soldar" eficazmente las uniones. Entonces la resistencia cae, así como la temperatura, entonces la reacción se detiene.

La nano-soldadura toma solo unos segundos y mejora el rendimiento del dispositivo en un orden de magnitud, casi al nivel de los dispositivos hechos de nanotubos individuales. pero mucho más fácil de fabricar a gran escala.

"Sería fácil insertar el proceso CVD en los flujos de procesos existentes, "Lyding dijo." La tecnología CVD está disponible comercialmente. Las personas pueden fabricar estos transistores con la capacidad de encenderlos para que se pueda realizar este proceso. Luego, cuando haya terminado, pueden terminar el cableado y conectarlos a los circuitos. En última instancia, sería un procedimiento de bajo costo ".

Ahora, el grupo está trabajando para perfeccionar el proceso.

"Creemos que podemos hacerlo aún mejor, "Lyding dijo." Este es el preludio, esperamos, pero en realidad es bastante significativo ".