Los nanotubos de carbono se pueden usar para fabricar dispositivos electrónicos muy pequeños, pero son difíciles de manejar. Los científicos de la Universidad de Groningen, junto con colegas de la Universidad de Wuppertal e IBM Zurich, han desarrollado un método para seleccionar nanotubos semiconductores de una solución yhacerlos autoensamblar en un circuito de electrodos de oro. Los resultados fueron publicados en la revista Materiales avanzados el 5 de abril
Los resultados parecen engañosamente simples: un transistor autoensamblado con una pureza de casi el 100 por ciento y una movilidad de electrones muy alta. Pero tardó diez años en llegar allí. Profesora de Fotofísica y Optoelectrónica de la Universidad de Groningen Maria Antonietta Loi diseñó polímeros que se envuelvennanotubos de carbono específicos en una solución de tubos mixtos.Las cadenas laterales de tiol en el polímero unen los tubos a los electrodos de oro, creando el transistor resultante.
Patente
"En nuestro trabajo anterior, aprendimos mucho acerca de cómo los polímeros se unen a nanotubos de carbono específicos", explica Loi. Estos nanotubos se pueden representar como una lámina enrollada de grafeno, la forma bidimensional del carbono ". Dependiendo de la formalas láminas están enrolladas, tienen propiedades que van desde semiconductores hasta semimetálicas y metálicas. "Solo los tubos semiconductores pueden usarse para fabricar transistores, pero el proceso de producción siempre resulta en una mezcla".
"Tuvimos la idea de usar polímeros con cadenas laterales de tiol hace algún tiempo", dice Loi. La idea era que a medida que el azufre se une a los metales, dirigirá los nanotubos envueltos en polímero hacia los electrodos de oro. Mientras Loi estaba trabajando en el problema, IBM incluso patentó el concepto. "Pero había un gran problema en el trabajo de IBM: los polímeros con tioles también unidos a nanotubos metálicos y los incluyeron en los transistores, que los arruinaron".
Solución
La solución de Loi fue reducir el contenido de tiol de los polímeros, con la ayuda de químicos de polímeros de la Universidad de Wuppertal. "Lo que hemos demostrado ahora es que este concepto de ensamblaje ascendente funciona: mediante el uso de polímeros con baja concentraciónde tioles, podemos llevar selectivamente nanotubos semiconductores de una solución a un circuito. 'El enlace azufre-oro es fuerte, por lo que los nanotubos están firmemente fijados: lo suficiente incluso para permanecer allí después de sonicar el transistor en solventes orgánicos.
El proceso de producción es simple: los patrones metálicos se depositan en un portador, que luego se sumerge en una solución de nanotubos de carbono. Los electrodos están espaciados para lograr la alineación adecuada: 'Los tubos tienen unos 500 nanómetros de largo y colocamos los electrodospara los transistores a intervalos de 300 nanómetros. El próximo transistor está a más de 500 nanómetros de distancia. 'El espacio limita la densidad de los transistores, pero Loi confía en que esto podría aumentarse con una ingeniería inteligente.
"En los últimos años, hemos creado una biblioteca de polímeros que seleccionan nanotubos semiconductores y hemos desarrollado una mejor comprensión de cómo la estructura y la composición de los polímeros influyen en los nanotubos de carbono que seleccionan", dice Loi. El resultado es económico ymétodo de producción escalable para la electrónica de nanotubos. Entonces, ¿cuál es el futuro de esta tecnología? Loi: "Es difícil predecir si la industria desarrollará esta idea, pero estamos trabajando en mejoras, y esto eventualmente acercará la idea al mercado. '
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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