Los ingenieros de materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison han dado un salto significativo hacia la creación de componentes electrónicos de mayor rendimiento con una mayor duración de la batería y la capacidad de flexionarse y estirarse.

Dirigido por el profesor asociado de ciencia de los materiales Michael Arnold y la profesora Padma Gopalan, el equipo ha informado de los transistores de nanotubos de carbono de mayor rendimiento jamás demostrados. Además de allanar el camino para mejorar la electrónica de consumo, esta tecnología también podría tener usos específicos en aplicaciones industriales y militares.

En un artículo publicado recientemente en la revista ACS Nano , Arnold, Gopalan y sus estudiantes informaron transistores con una relación de encendido y apagado de 1, 000 veces mejor y una conductancia 100 veces mejor que los transistores de nanotubos de carbono de última generación anteriores.

"Los nanotubos de carbono son muy fuertes y muy flexibles, por lo que también podrían usarse para hacer pantallas y dispositivos electrónicos flexibles que se puedan estirar y doblar, lo que le permite integrar la electrónica en nuevos lugares como la ropa, ", dice Arnold." El avance permite nuevos tipos de electrónica que no son posibles con los materiales más frágiles que los fabricantes están utilizando actualmente ".

Los nanotubos de carbono son láminas atómicas de carbono enrolladas en un tubo. Como descubrieron algunos de los mejores conductores eléctricos, Los nanotubos de carbono han sido reconocidos durante mucho tiempo como un material prometedor para los transistores de próxima generación, que son dispositivos semiconductores que pueden actuar como un interruptor de encendido y apagado para la corriente o amplificar la corriente. Esto forma la base de un dispositivo electrónico.

Sin embargo, Los investigadores han luchado por aislar nanotubos de carbono puramente semiconductores, que son cruciales, porque las impurezas de nanotubos metálicos actúan como cables de cobre y "corto" el dispositivo. Los investigadores también han luchado por controlar la colocación y alineación de los nanotubos. Hasta ahora, Estos dos desafíos han limitado el desarrollo de transistores de nanotubos de carbono de alto rendimiento.

Sobre la base de más de dos décadas de investigación de nanotubos de carbono en el campo, el equipo de UW-Madison se basó en tecnologías de vanguardia que utilizan polímeros para clasificar selectivamente los nanotubos semiconductores, logrando una solución de nanotubos de carbono semiconductores de ultra alta pureza.

Las técnicas anteriores para alinear los nanotubos dieron como resultado una densidad de empaquetamiento menos que deseable, o qué tan cerca están los nanotubos entre sí cuando se ensamblan en una película. Sin embargo, los investigadores de UW-Madison fueron pioneros en una nueva técnica, llamado autoensamblaje evaporativo flotante, o FESA, que describieron anteriormente en 2014 en la revista ACS Langmuir . En esa técnica, Los investigadores explotaron un fenómeno de autoensamblaje provocado por la rápida evaporación de una solución de nanotubos de carbono.

El avance más reciente del equipo también acerca el campo a la realización de transistores de nanotubos de carbono como un reemplazo viable para los transistores de silicio en chips de computadora y en dispositivos de comunicación de alta frecuencia. que se acercan rápidamente a sus límites de rendimiento y escala física.

"Esta no es una mejora incremental en el rendimiento, "Arnold dice." Con estos resultados, Realmente hemos dado un salto en los transistores de nanotubos de carbono. Nuestros transistores de nanotubos de carbono son un orden de magnitud mejores en conductancia que las mejores tecnologías de transistores de película delgada que se utilizan actualmente comercialmente, mientras se encienden y apagan como se supone que funciona un transistor ".

Los investigadores han patentado su tecnología a través de la Wisconsin Alumni Research Foundation y han comenzado a trabajar con empresas para acelerar la transferencia de tecnología a la industria.