Nanotubos de carbono, también en transistores

Por Victor Gutierrez

Los nanotubos de carbono tienen un futuro prometedor en la electrónica de los próximos años según los investigadores especializados como se explica en el artículo http://www.electronica2000.com/electronica_molecular/radio_transistores_nanotube.htm.

Nanotubos de carbono

Su estructura puede considerarse como una lámina de grafito enrollada sobre sí misma. Se trata de estructuras muy complicadas electrónicamente debido a las reglas cuánticas que rigen la conductividad eléctrica por su tamaño y geometría. Pueden presentar tanto caracter semiconductor, como metálico con transporte balístico (los electrones se desplazan como si no tuvieran masa). El amplio abanico de conductividades que presentan los nanotubos de carbono está condicionado por las siguientes características:

  • Diámetro
  • Quiralidad
  • Número de capas por las que está formado

Cuando hablamos de conducción en nanotubos, hablamos de conducción cuántica. Normalmente si se representa voltaje (V) frente a intensidad de corriente (I) se obtiene una línea recta para los dispositivos comunes, es decir, V=IR, sin embargo para los nanotubos de carbono y la conducción cuántica observada no es directamente proporcional, sino que la gráfica muestra una línea escalonada.

La conductividad de los nanotubos de carbono metálicos es 3 órdenes de magnitud mayor que la de los cables de cobre, que es el material comunmente usado para el transporte de carga debido a sus excelentes propiedades conductoras (http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotubo#Propiedades_el.C3.A9ctricas) Otro aspecto importante a resaltar es que la resistencia del nanotubo no depende de su longitud, mientras que en los cables de uso cotidiano su resistencia es directamente proporcional a su longitud.

Uno de los campos de aplicación más interesantes para los nanotubos de carbono es la fabricación de transistores . El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador, y que se utiliza en casi todos los aparatos electrónicos que usamos en nuestro día a día.

La tecnología utilizada para desarrollar transistores de nanotubos de carbono trabaja a escalas muy pequeñas: para hacerse una idea, un nanotubo de carbono consiste en hileras de átomos de carbono mil de veces más finas que un cabello humano. En su conjunto el material constituido es un perfecto semiconductor.

El principal objetivo de la investigación llevada a cabo por John Rogers, profesor de Ciencia de Materiales en la Universidad de Illinois, es la fabricación de nanotubos de carbono para estudiarlos como semiconductores, sin embargo al final se fabricó un genial receptor de radio (fortuitamente Rogers y su grupo de investigación consiguieron escuchar una emisora de radio local).

Rogers asegura que los dispositivos de nanotubos representan los primeros pasos importantes para la puesta en práctica de materiales de nanotubos de carbono en la electrónica debido a su alta velocidad de funcionamiento y otros usos relacionados que se les pueden dar.

Este profesor escribió un paper donde describe el diseño, la fabricación y el funcionamiento de las radios de transistores con nanotubos de carbono. http://rogers.matse.illinois.edu/files/2008/pnasradio.pdf

Cada uno de los muchos miles de "SWNTs" (Single-Walled Carbon Nanotubes o Nanotubos de Carbono Monocapa) aporta a cada dispositivo electrónico un camino electrónicamente continuo e independiente de transporte de carga. Se han diseñado unos dispositivos con las características específicas para lograr un alto rendimiento en la frecuencia en la que se escucha la radio.

Fuentes y enlaces de interés

http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2008/04/11/radio-frecuencias-basadas-en-transistores-de-nanotubos-de-carbono-%E2%80%9Cnano-radios%E2%80%9D/

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