Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas formadas por átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal. Debido a sus propiedades únicas, incluida la alta conductividad eléctrica y térmica, la resistencia mecánica y la estabilidad química, los nanotubos han atraído un importante interés de investigación para diversas aplicaciones potenciales.
Sin embargo, la realización de estas aplicaciones depende de lograr un control preciso sobre la estructura atómica de los nanotubos, en particular las quirales. La quiralidad se refiere a la forma en que los átomos de carbono se giran mientras se enrollan para formar un tubo, e influye en las propiedades electrónicas y ópticas del nanotubo. Los investigadores han observado anteriormente más de 170 quirales diferentes, pero controlar el crecimiento de algunas específicas ha sido un desafío.
Para abordar este desafío, el equipo del Laboratorio de Berkeley desarrolló una técnica de crecimiento llamada "deposición química de vapor de fluido supercrítico con alimentación continua de solución". Este método implica la introducción continua de una solución precursora en un reactor de deposición química de vapor (CVD) en condiciones supercríticas:alta temperatura y presión que hacen que la solución se comporte como un gas.
La alimentación continua del precursor garantiza un suministro constante de átomos de carbono, mientras que las condiciones supercríticas promueven el crecimiento uniforme de los nanotubos.
Utilizando esta técnica, los investigadores cultivaron selectivamente nanotubos de carbono de quiralidad única con diámetros y longitudes controlados. Mostraron su enfoque cultivando nanotubos con cinco quiralidades diferentes, lo que demuestra la versatilidad de su método. La selectividad del crecimiento fue posible ajustando la composición del precursor y las condiciones de crecimiento.
Según el estudio, el crecimiento selectivo de nanotubos de carbono abre nuevas posibilidades para estudios fundamentales de las relaciones estructura-propiedad y para optimizar el rendimiento de los nanotubos en aplicaciones específicas. Por ejemplo, quiralidades específicas resultan prometedoras para dispositivos electrónicos, optoelectrónica y transistores de efecto de campo. Los nanotubos de carbono también pueden servir como base para nanocompuestos con propiedades mecánicas y eléctricas adaptadas.
Al dominar la capacidad de sintetizar nanotubos con estructuras atómicas específicas, los investigadores dan un importante paso adelante para desbloquear el potencial de estas maravillas nanométricas para aplicaciones tecnológicas avanzadas.
