Dos químicos de Waterloo han facilitado a los fabricantes la producción de una nueva clase de semiconductores más rápidos y baratos.

Los químicos han encontrado una manera de controlar simultáneamente la orientación y seleccionar el tamaño de los nanotubos de carbono de pared simple depositados en una superficie. Eso significa que los desarrolladores de semiconductores pueden usar carbono en lugar de silicio, lo que reducirá el tamaño y aumentará la velocidad de los dispositivos mientras mejora la duración de la batería.

"Estamos llegando al límite de lo que es físicamente posible con los dispositivos basados ​​en silicio, "dijo el coautor Derek Schipper, Cátedra de Investigación de Canadá sobre Síntesis de Materiales Orgánicos en la Universidad de Waterloo. "No solo la electrónica basada en nanotubos de carbono de pared simple sería más potente, también consumirían menos energía ".

El proceso, llamada técnica de relevo de alineación, se basa en cristales líquidos para transmitir información de orientación a una superficie de óxido metálico. Luego, pequeñas moléculas llamadas iptycenos se unen a la superficie y bloquean el patrón de orientación en su lugar. Su estructura incluye un pequeño bolsillo lo suficientemente grande como para caber en un nanotubo de carbono de cierto tamaño que queda después del lavado.

"Esta es la primera vez que los químicos han podido controlar externamente la orientación de pequeñas moléculas unidas covalentemente a una superficie, "dijo Schipper, profesor de química y miembro del Instituto Waterloo de Nanotecnología. "No somos los primeros en encontrar posibles soluciones para trabajar con nanotubos de carbono. Pero este es el único que aborda los desafíos de orientación y pureza al mismo tiempo".

Schipper señaló además que el enfoque es de abajo hacia arriba con el uso de la química orgánica para diseñar y construir una molécula que luego hace el trabajo duro.

"Una vez que haya construido las piezas, el proceso es simple. Es un método de sobremesa que no requiere equipo especial, "Explicó Schipper.

A diferencia de las técnicas de autoensamblaje que se basan en el diseño de una molécula adecuada para encajar perfectamente entre sí, este proceso se puede controlar en cada paso, incluido el tamaño del "bolsillo" iptycene. Además, esta es la primera solución que se ha encontrado para abordar el desafío de alinear y purificar nanotubos de carbono al mismo tiempo.

El estudio, en coautoría con Serxho Selmani, un candidato a doctorado en el Departamento de Química de Waterloo, aparece esta semana en la revista Edición internacional Angewandte Chemie .