Nadie discute que los nanotubos de carbono tienen el potencial de ser una tecnología maravillosa:sus propiedades incluyen una conductividad térmica superior a la del diamante, mayor resistencia mecánica que el acero - órdenes de magnitud en peso - y mejor conductividad eléctrica que el cobre.

Pero, como otras 'grandes tecnologías del futuro', ¿Estamos exagerando los nanotubos? ¿Están cerca de pasar la prueba real, la del uso práctico generalizado? La respuesta es un sí con reservas. El éxito de los nanotubos de carbono (CNT) está demostrado por una estadística sorprendente:la capacidad de producción comercial mundial supera en la actualidad varios miles de toneladas por año, según el Dr. Michael De Volder, Profesor recientemente nombrado en el Instituto de Fabricación del Departamento de Ingeniería. Pero es un nivel de producción que ha tardado alrededor de 20 años en alcanzarse.

"El comienzo de la investigación generalizada sobre nanotubos de carbono fue precedido en la década de 1990 por el primer informe científico de CNT, aunque se informó de nanofilamentos de carbono huecos ya en la década de 1950, "Dice el Dr. De Volder." Sin embargo, La actividad comercial relacionada con los nanotubos de carbono ha crecido más sustancialmente durante la última década. Desde 2006, la capacidad de producción mundial de nanotubos de carbono se ha multiplicado por lo menos por diez ".

El reciente artículo de revisión científica del Dr. De Volder sobre las aplicaciones de nanotubos de carbono disponibles comercialmente da una idea de cuán extendido es el impacto real que la tecnología está comenzando a tener [M. De Volder y col. Ciencias 339, 2013]. Lleva purificadores de agua, por ejemplo, el tamaño, El área de superficie y las propiedades de adsorción de los nanotubos de carbono los convierten en una membrana ideal para filtrar productos químicos tóxicos. sales disueltas y contaminantes biológicos del agua. La empresa estadounidense Seldon Technologies ha desarrollado MineralWater System utilizando su "Tecnología de Purificación de Nanomers", un sistema de filtración de nanotubos de carbono, para hacer precisamente eso. La compañía dice que su sistema entrega agua potable sin el uso de productos químicos. calor, o energía:vital para su uso en los países en desarrollo donde más se necesita. El filtro elimina patógenos y contaminantes como virus, bacterias quistes y esporas, entregando agua que cumpla o exceda el Estándar de Agua Potable de la USEPA. Es adecuado para su uso en hogares, oficinas escuelas, clínicas, y otros entornos comerciales, Dice Seldon.

La enorme superficie de los nanotubos de carbono también se está explotando cuando se utilizan como electrodos en baterías y condensadores para proporcionar más corriente y una mejor estabilidad eléctrica y mecánica que otros materiales. Los esfuerzos de investigación a nivel mundial en este campo han impulsado el desarrollo de actividades comerciales en empresas como Showa Denko (Baterías, Japón), y FastCAP (Supercaps, NOSOTROS). Las propiedades de los nanotubos de carbono los hacen ideales para mejorar diferentes tipos de estructuras, por ejemplo, equipo deportivo, Armadura corporal, vehículos etc., donde están siendo ampliamente utilizados. Los nanotubos crean redes dentro del material compuesto, por ejemplo, para aumentar la rigidez y la amortiguación del material.

Los fabricantes de deportes los utilizan en raquetas de tenis y bádminton, y cuadros de bicicletas. Pero mientras que los nanotubos de carbono se utilizan en aplicaciones prácticas, no implica que su uso más generalizado no esté libre de problemas.

"Hay una serie de obstáculos que aún no hemos resuelto, "Dice el Dr. De Volder." Especialmente en objetivos de alto nivel, como la búsqueda de mejores transistores, la morfología exacta del nanotubo y la orientación de la red de grafeno con respecto al eje del tubo, lo que se conoce como su quiralidad, es realmente importante. En este momento, tenemos poca capacidad para sintetizar nanotubos de carbono con tipos específicos de quiralidad y es esto lo que determina las propiedades semiconductoras versus conductoras de los nanotubos de carbono.

"Una de las cosas interesantes que está sucediendo es la mejora en las simulaciones por computadora de cómo se sintetizan los nanotubos de carbono, lo que, con suerte, nos permitirá modificar el proceso de fabricación. Y la microscopía electrónica permite observar los nanotubos de carbono mientras se forman, lo que ayuda a mejorar la comprensión del proceso ".

El propio Dr. De Volder está trabajando en el desafío de la producción masiva de dispositivos con cientos de miles de nanotubos.

"Desafortunadamente, cuando los reúne en grandes cantidades, las cifras de mérito por sus propiedades a menudo son decepcionantes en comparación con lo que se obtiene de un nanotubo de carbono individual. Estoy tratando de desarrollar técnicas para unir partículas de manera más eficiente, o mirar nuevas propiedades emergentes de los materiales dependiendo de cómo junte los nanotubos de carbono ".

Sin embargo, el progreso ahora está sucediendo con los SWNT, con la empresa británica Thomas Swan como líder mundial en la fabricación de SWNT con su material Elicarb, ahora se utiliza en áreas como compuestos avanzados, electrónica, almacen de energia, impresión, papel y embalaje y pilas de combustible.

Otro desarrollo reciente en SWNT, anunciado en junio por Linde Electronics, es el desarrollo de una tinta de nanotubos de carbono para su uso en pantallas, sensores y otros dispositivos electrónicos. Las aplicaciones potenciales incluyen teléfonos inteligentes con una pantalla enrollable y un dispositivo GPS transparente integrado en el parabrisas de un automóvil.

"Linde ahora pone sus tintas de nanotubos a disposición de los desarrolladores, "dice el Dr. Sian Fogden, gerente de mercado y desarrollo tecnológico de la unidad de nanomateriales de Linde. "Estas tintas contienen nanotubos de carbono de pared simple y se producen sin dañar ni acortar los nanotubos y, por lo tanto, conservan las propiedades únicas de los nanotubos".

Linde afirma que este es un desarrollo histórico que mejora drásticamente el rendimiento de las películas delgadas conductoras transparentes fabricadas con las tintas y abre la puerta para el desarrollo de aplicaciones de nanotubos de carbono no solo en la electrónica de consumo, sino también los sectores de la sanidad y la fabricación de sensores.

Debido a que los nanotubos son largos y delgados, tienen altas fuerzas de van der Waals entre ellos y se mantienen unidos. La forma estándar de separarlos es mediante el uso de ondas sonoras de alta potencia. Pero esto puede dañar los nanotubos y afectar sus propiedades.

"Con nuestras tintas, utilizamos un proceso llamado Repulsión Electrostática Mejorada por Sal (SEER) que no requiere sonicación pero que produce soluciones de nanotubos de carbono individuales mientras se mantiene la longitud del nanotubo, "Dice el Dr. Fogden." Sólo muy recientemente se han comenzado a producir productos como las pantallas táctiles que contienen nanotubos de carbono de pared simple y estos dispositivos aún no se han lanzado al mercado de consumo completo. Solo cuando el material de nanotubos de carbono en bruto pueda procesarse por completo de manera confiable y repetible, se utilizará en la electrónica de consumo a gran escala ".

Otro desarrollo interesante reciente en electrónica e informática proviene de la empresa estadounidense Nantero, que dice que está comercializando dispositivos semiconductores basados ​​en nanotubos de carbono, incluida la memoria, lógica y otros.

"Hemos desarrollado NRAM, una RAM no volátil de alta densidad y el objetivo es que sirva como una tecnología de memoria universal, ", dice el ceo Greg Schmergel." NRAM se puede fabricar tanto para aplicaciones de memoria integradas como independientes y ya se han enviado muestras a clientes seleccionados y están en desarrollo en varias fábricas de CMOS de producción de Nantero y sus licenciatarios. Estas muestras son matrices multimegabit que demuestran un alto rendimiento, altas velocidades, fiabilidad y bajo consumo de energía ".

Nantero afirma que es la primera empresa en desarrollar activamente productos semiconductores utilizando nanotubos de carbono adecuados para la producción en una fábrica cmos estándar.

"The main obstacle in the past has been the fact that carbon nanotubes have not been compatible with existing semiconductor fabs, " Schmergel says. "At Nantero, we have solved that by developing a cmos compatible carbon nanotube material that can be accepted into any fab in the world and manufacturing processes compatible with existing semiconductor manufacturing equipment. So our memory and other carbon nanotube devices can be made in any cmos fab at high volumes.

Using existing processes means reliability and reproducibility is far higher." Nantero's microelectronic grade carbon nanotube material is now available commercially through licensee Brewer Science.

This could be a pointer to the longer term future, involving mainstream computing. At Stanford University recently, a team announced the first functioning computer built from carbon nanotubes. Despite featuring just 178 transistors and running at 1kHz, the computer is nevertheless 'Turing complete', meaning it can do anything today's machines can do, just much slower.

Pero, in a few years time, billions of carbon nanotubes may be on our desks and in our pockets.