Nanotecnología

En este momento se encuentra en proceso el concurso nacional  de fotografía científica FOTOCIENCIA09. La galería de imágenes con las fotografías presentadas a concurso está disponible desde el lunes 9 de noviembre de 2009, fecha en que se abrió el plazo para la votación on line a través de esta página Web y finalizará el domingo 22 de noviembre de 2009, coincidiendo con la celebración de la Semana de la Ciencia. El fallo del concurso se hará público a partir del 10 de diciembre de 2009.

En la edición anterior la nanotecnología tuvo un pape relevante. FOTCIENCIA08  fué la sexta edición de este certamen de fotografía científica a nivel nacional organizado por la FECYT y el CSIC, cuyo objetivo es "acercar la ciencia y la tecnología a los ciudadanos mediante una visión artística y estética sugerida a través de imágenes científicas y un comentario escrito del hecho científico que ilustran". En esta edición había dos categorías: General y Micro, correspondiendo esta última a objetos cuyas dimensiones reales fueran menores que un milímetro. En total se presentaron 660 fotografías concediéndose en cada categoría un primer premio y un áccesit, además de un diploma para las fotografías más votadas por los internautas y un Premio especial relacionado con la astronomía por haber sido el Año Internacional de la Astronomía.

El primer premio de la categoría Micro ha recaído sobre una imagen que muestra nanoestructuras cristalinas con forma de agujas y placas con dimensiones de unas decenas o centenas de nanómetros y que fue obtenida en un microscopio electrónico de barrido. La imagen se encuadra en la investigación que llevamos realizando en los últimos años sobre nanoestructuras de óxido de galio [1-3] y otros materiales semiconductores. El óxido de galio en su fase monoclínica, β-Ga2O3, presenta propiedades muy interesantes para aplicaciones en el campo de la electrónica y fotónica por poseer una muy alta estabilidad química, térmica y mecánica, así como ser prácticamente el TCO (transparent conductive oxide) con mayor intervalo de energías prohibidas (casi 5 eV). Las propiedades de conducción se pueden modificar y controlar gracias a la introducción de defectos intrínsecos (vacantes de oxígeno principalmente) y extrínsecos (por ejemplo, silicio). El valor del intervalo de energías prohibidas hace que el material sea transparente en el UV hasta unos 260 nm, lo que permite la introducción de impurezas que, por ejemplo, emitan radiación electromagnética con una longitud de onda que podemos definir en los rangos ultravioleta-visible-infrarrojo. Todo ello explica el gran interés que se está poniendo en este material con el fin de utilizarlo para aplicaciones optoelectrónicas.

En particular, nosotros hemos centrado nuestra investigación en la obtención de nanoestructuras mediante tratamientos térmicos que proporcionen diferentes morfologías, así como en el dopado con elementos ópticamente activos, como son algunos metales de transición y algunas tierras raras. Con ellos podemos hacer que las estructuras emitan luz con las longitudes de onda deseadas en el UV-visible-IR [1-3]. Por otro lado, este material también posee un índice de refracción relativamente alto (~2). Por ello era de esperar su idoneidad para aplicaciones fotónicas. En particular, hemos demostrado el comportamiento de nanohilos como guías de luz [2].

Se muestran a continuación el texto que acompañaba la imagen presentada al concurso:

"Los cristales han llamado la atención del ser humano desde siempre, ya sea por su crecimiento natural con superficies poliédricas, por sus vistosos colores o por su perdurabilidad. En los últimos años, muchos científicos, y también no científicos, hemos dirigido nuestra atención a cristales de tamaños nanométricos por ser la base de buena parte de la nanotecnología, por los nuevos y espectaculares fenómenos que en ellos se dan y, cómo no, por la misma fascinación de siempre trasladada a dimensiones sólo un poco superiores a las de los constituyentes elementales de la materia. Tenemos métodos para hacer que, sin necesidad de moldes, estos nanocristales crezcan con diferentes tamaños y adquieran, bien formas sencillas como nanohilos, o bien formas más complejas. Además sabemos cómo concederles diferentes colores para que funcionen como detectores/emisores de luz y/o como fibras ópticas por donde guiarla y amplificarla.

La imagen (19 μm x 7 μm) presenta nanoestructuras de un óxido metálico obtenido en laboratorio que evocan el perfil de una metrópoli, ofreciendo una conexión visual entre su mundo sub-micrométrico y nuestras dimensiones humanas, donde serán integradas"

[1] E. Nogales, B. Méndez, J. Piqueras, Appl. Phys. Lett. 86 113112 (2005)

[2] E. Nogales, J.A. García, B. Méndez, J. Piqueras, Appl. Phys. Lett. 91 133108 (2007)

[3] E. Nogales, B. Méndez, J. Piqueras, Nanotechnology 19 035713 (2008)

Se ha abierto el plazo para la votación popular de las imágenes participantes en la 7ª edición de FotCiencia. Tenéis hasta el 22 de noviembre de 2009, coincidiendo con la celebración de la Semana de la Ciencia. En el apartado de Micro pueden verse hermosas imágenes relacionadas con la Nanotecnología.

Para saber un poco más: FOTCIENCIA es un certamen de fotografía científica convocado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) cuyo objetivo es acercar la ciencia y la tecnología a los ciudadanos mediante una visión artística y estética sugerida a través de imágenes científicas y un comentario escrito del hecho científico que ilustran.

Por Gurkhy

En 1981 en los laboratorios de IBN en Zürich, Gerd Binning y Heinrich Rohrer desarrollaron el microscopio de efecto túnel (STM), recibiendo en 1986 el Premio nobel de Física. Ese mismo año, en 1986, el mismo equipo inventó el Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM): se abrió la puerta al mundo en la nanoescala.

Se podían ver átomos. Uno a uno.

El término microscopio no es muy adecuado aquí. Para poder observar muestras a escala atómica, sean éstas conductoras o no, es necesario contar con la ayuda de un sistema piezoeléctrico muy preciso al que está adherido un "cantilever" (barra flexionable de tamaño nanométrico) que a su vez tiene en el extremo una punta muy afilada, tanto como sea posible (y en verdad es muy posible afilar puntas hasta muy pocos átomos en el extremo). Se acerca la punta muy poco a poco hacia la muestra, de manera controlada con el piezoeléctrico, y en el momento justo de contacto dejan de existir punta y muestra y lo que ocurre es una interacción entre átomos de la punta y átomos de la superficie. De hecho la mayor parte de la fuerza de atracción (fuerza atómica) ocurrirá entre los dos átomos más cercanos, de modo que la precisión es asombrosa. El AFM se ha desarrollado para medir diferentes propiedades del material: densidad, dureza, fricción, rugosidad, magnetismo, etc.

Y el 28 de agosto, hace menos de un mes aparece en la prestigiosa revista Science un artículo que asegura poder ver la estructura química del pentaceno, una molécula orgánica bien conocida. ¿Qué tiene de novedad? ¿Qué hace diferente esta investigación si hace más de veinte años que podemos "ver" átomos?

Los investigadores de esta revista también vienen de los laboratorios de IBM en Zürich, y esta vez aseguran ver el enlace químico.

¿Qué es el enlace químico? Básicamente un intercambio de eletrones entre átomos. ¿Es un palitroque que une moléculas? ¿se puede ver? Realmente no, no es más que vacío, con una densidad electrónica distribuida de una manera concreta: los electrones se encuentran más a menudo en una zona que en otra, produciendo una fuerza eléctrica que une los átomos, en función de su electronegatividad, o tendencia a atraer átomos para formar estructuras más estables. ¿Y cómo se puede ver? Básicamente con un AFM, pero preparando la punta a conciencia (esto es realmente difícil: existen métodos de ataque químico muy controlados y métodos de litografía que se están desarrollando poco a poco), conociendo muy bien su forma (para ello es necesario estudiar su morfología con microscopios de barrido de electrones, SEM, pero teniendo cuidado de no estropear la afilada punta con los propios electrones…) y haciendo muchas simulaciones teniendo en cuenta las fuerzas que realmente ocurren cuando se usa este aparato: atracción electrostática, fuerzas de Van der Waals y fuerzas repulsivas de Pauli. Las fuerzas que predominan son las fuerzas electrostáticas entre los átomos que queremos ver y el átomo de la punta.

¿Pero qué ocurre si lo que queremos ver no son átomos sino el enlace químico? Entonces las simulaciones tienen que hacerse de manera muy astuta y las mediciones han de ver lo que no se puede ver: hay que estudiar las pequeñas variaciones que ocurren cuando la punta abandona un átomo para medir el siguiente, y en su camino se encuentra (o no) con los electrones del enlace, que "suelen estar" más en ciertas zonas.

Parece un pequeño avance, pues no es más que un refinamiento del AFM, viejo conocido, pero la capacidad de "ver" el enlace químico de una molécula abre nuevas puertas al entendimiento del complejo mundo de la interacción entre las moléculas con las superficies: biomateriales funcionales, conductores orgánicos, detalles íntimos de reacciones químicas y catálisis, etc. Todo ello meritorio de un gran premio cientifico: la publicación en una prestigiosa revista.

Links de interés:

Blog del anuncio de este descubrimiento:
http://cnho.wordpress.com/2009/08/29/espectacular-imagen-de-una-molecula/

Artículo original en la revista Science: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/325/5944/1110
Gross, L. et al., The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy, Science, 325, pp. 1110 – 1114 (2009). DOI: 10.1126/science.1176210

Simuladores de AFM, unos applets muy instructivos:
http://www.nanoscience.com/education/software.html

Web con imágenes 3-D de muestras estudiadas y puntas de AFM:
http://www.nccr-nano.org/nccr/media/gallery

Por David Maestre

Desde el comienzo de este blog, han sido muchos los posts relacionados con las propiedades y aplicaciones de los nanotubos de carbono en el ámbito de la nanotecnología. Las importantes propiedades que poseen estos versátiles materials les capacitan para sustentar el desarrollo de nuevas e interesantes aplicaciones industrials, médicas, deportivas…como ha quedado patente a lo largo de este blog.

Sin embargo, si bien en este blog se han tratado múltiples temas relacionados con los nanotubos de carbono, tal vez se eche en falta algún tipo de explicación de carácter más divulgativo con la que todos podamos comprender mejor estos materiales, a cuya presencia tendremos que acostumbrarnos en un furturo no muy lejano. De hecho, algunas de las aplicaciones basadas en nanotubos de carbono ya se están comercializando a dia de hoy.

En los siguientes enlaces podréis encontrar una serie de vídeos divulgativos en español realizados por nano2hybrids y Vega Trust, en los que aprender cómo se fabrican los nanotubos de carbono (mediante arco de descarga y CVD), cómo podemos verlos (empleando técnicas como la microscopía electrónica de barrido o la microscopía electrónica de transmission), así como algunas de sus aplicaciones.

Pinchando en las siguientes imágenes, podréis acceder a los vídeos sobre:

cómo se fabrican los nanotubos de carbono…

…cómo se pueden ver…

…y algunas de sus aplicaciones.

Otros enlaces de interés donde podréis encontrar más vídeos:

http://www.youtube.com/watch?v=kn-jeq8_p-Q&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=6k3U2rCOvVc&feature=related

Por Irene Palacio 

Hace 6 años el grupo de Craighead de la Cornell University (US) construyó la guitarra más pequeña del mundo, para demostrar así la posibilidad de hacer nanodispositivos usando técnicas hasta el momento destinadas para la microelectrónica. Realmente, con esta propuesta se demuestra como estos nanodispositivos (NEMS y MEMS) son un sustituto para los componentes de un circuito, pudiendo hacer así componentes más pequeñas, baratas y eficientes.Las dimensiones de la famosa nanoguitarra son 10μm de largo (como el tamaño de una célula) y seis cuerdas de unos 50 nm cada cuerda.

    Como ya es un hecho, la EBL (electron beam lithography) es una de las técnicas más extendidas a la hora de crear patrones muy pequeños (del orden de nanómetros). Esta técnica consiste en hacer llegar un haz de electrones a la superficie de la muestra, que está cubierta previamente con una resina. Los electrones producirán un cambio químico en esta resina, lo que permitirá crear un patrón en la superficie de la misma.

La nanoguitarra está esculpida en un monocristal de silicio sobre un sustrato de óxido de silicio utilizando la técnica de EBL. EL oxido puede ser eliminado fácilmente usando un método químico húmedo. El resultado es, en este caso, la nanoguitarra esculpida sobre silicio.

Se ha observado recientemente que la luz proveniente de un láser puede hacer que un dispositivo oscile, como serían las cuerdas en este caso. La nanoguitarra se toca enfocando el láser hacia las cuerdas. Cuando las cuerdas vibran se crean patrones de interferencia en la onda reflejada, lo que puede detectarse y ser electrónicamente convertido en notas audibles. A pesar de poder activar más de una cuerda a la vez de la nanoguitarra sólo se obtienen monotonos. 

Las cuerdas de la nanoguitarra vibran a una frecuencia 18 octavas menor a la de una guitarra normal. Evidentemente, nadie puede oír la nanoguitarra, pero sí pueden detectarse sus vibraciones y ser amplificadas hasta conseguir tonos audibles.  En el siguiente link: http://www.news.cornell.edu/releases/Nov03/NEMSguitar.ws.html pueden oírse dos canciones: "Bugle Call", tocada con una sola de las cuerdas y "Cagey", llamada así por su similitud con una de las caóticas composiciones de Jhon Cage, en este caso se ha tocado más de una cuerda con ayuda de un haz láser.

La posibilidad de crear nanodispositivos que vibren a altas frecuencias da lugar a un gran abanico de posibles aplicaciones en electrónica. La frecuencia a la que un objeto vibra depende de su masa y de sus dimensiones. Los objetos a nanoescala, pueden vibrar sobre los cientos de MHz (ondas de radio), con lo que pueden sustituir a componentes de circuitos electrónicos. Móviles y otros dispositivos wireless, por ejemplo, usan normalmente la oscilación de un cristal de cuarzo para generar la onda envolvente sobre la que se transmite la señal. Una nanocinta que vibra podría hacer el mismo trabajo pero en un espacio mucho menor, y además consumiendo tan sólo unos pocos miliwatios.  Este tipo de dispositivos, pueden ser también utilizados para detectar vibraciones que ayuden a localizar objetos o detectar sonidos tenues que puedan predecir el fallo de una maquinaria o de sus estructuras.

Por otra parte, los NEMS se pueden usar para modular luz, es decir se pueden usar como fibras ópticas en sistemas de comunicación. Normalmente en este tipo de sistemas se requiere un láser para cada final de fibra, de manera que haya comunicación en los dos sentidos. En Cornell sugieren que un sólo láser en uno de los lados, podría enviar un haz que sería modulado y reflejado por un dispositivo NEMS de este tipo. Esto sería mucho más barato a la hora de trabajar con fibra óptica y llevarla a oficinas o casa de particulares.

Actualmente el grupo de Craighead sigue investigando los materiales más eficientes para hacer NEMS, cómo trabajan estos NEMS y las funciones que pueden llegar  a realizar.

Si quieres saber más sobre la nanoguitarra, puedes pinchar en los siguientes links:

http://www.news.cornell.edu/releases/July97/guitar.ltb.html

http://www.news.cornell.edu/releases/Nov03/NEMSguitar.ws.html

http://www.physicscentral.com/action/200/nanoguitar.html

Por Vanessa González 

De todos es conocido que  el material semiconductor por excelencia es el Silicio. No obstante, se están desarrollando nuevos materiales con propiedades de conductividad extremadamente buenas que podrían utilizarse en la nanoelectrónica. Este es el caso del grafeno, fabricado por primera vez en un laboratorio en el año 2004.

El grafeno es una forma particular de disponer los átomos de carbono, así como los fullerenos y los nanotubos de carbono. En el grafeno los átomos de carbono se unen en láminas planas de un átomo de espesor, formando un panal de abejas hexagonal (con un átomo en cada vértice).

                                                  Grafeno

En el caso de que se coloquen muchos panales uno sobre otro, se tiene grafito, como es el caso de los lápices comunes. Si se enrolla una porción de una de esas láminas en forma de esfera, como un balón de fútbol, se producen fullerenos, unas moléculas de tan gran interés que a sus descubridores se les concedió el Nobel de Química del año 1996. Si se enrolla el panal formando un cilindro, se tiene un nanotubo de carbono.

                        Fullereno                          Nanotubo de carbono

Como ya se había predicho hace algunos años, una lámina bidimensional, casi plana, de carbono es  termodinámicamente inestable. De ahí, que el grafeno que se ha conseguido sintetizar hasta ahora no es perfecto, y posee defectos microscópicos que son los que le otorgan parte de sus propiedades tan especiales. Entre ellas, cabe destacar las siguientes:

 - Los electrones que se mueven en el � �
Spanal� �� formado por celdas hexagonales con átomos de carbono en los vértices, debido a la interacción con esta red, se comportan como cuasipartículas sin masa llamadas fermiones de Dirac, que se mueven a una velocidad constante cercana a la velocidad de la luz. De manera que pueden mostrar comportamientos relativistas que pueden corroborar experimentalmente lo que se había predicho hace más de 50 años de manera teórica.

 - El paso de los electrones por el grafeno origina un efecto Hall cuántico que es imprescindible para su comportamiento como semiconductor. No obstante mientras que otros semiconductores sólo presentan este efecto a temperaturas muy bajas, el grafeno lo mantiene a temperatura ambiente, lo que le convierte en un semiconductor excelente y su conductividad eléctrica nunca puede ser cero, incluso cuando no hay electrones libres en el grafeno.

 - Debido a las propiedades anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no limitarse a un camino recto como ocurre en los transistores convencionales de Si, donde se crean pequeños tubos por donde circula la corriente eléctrica. 

En resumen, el grafeno es un semiconductor que puede operar a escala nanométrica y a temperatura ambiente, con propiedades que ningún otro semiconductor ofrece.

Por Francisco Galán 

Durante los últimos años han sido desarrollados dispositivos emisores de luz con alta eficiencia, desde el UV hasta el IR usando semiconductores formados por nitruros de metales del grupo III-b, como por ejemplo GaN , abriendo así un gran campo de aplicaciones entre las que podemos destacar la obtención de LEDs (diodos de emisión de luz) verdes y azules y la obtención de diodos láser azules para lectores de DVD que permiten una mayor capacidad de almacenamiento en los mismos que los actuales diodos láser rojos, debido a su menor longitud de onda. Esto es la base del famoso Blu Ray ®. El problema con estos dispositivos es la alta densidad de dislocaciones con que se producen hasta la fecha, lo cual hace disminuir su eficiencia cuántica. Esto quiere decir que disminuye el porcentaje de relajaciones electrónicas que se producen con emisión de luz porque aumentan las relajaciones electrónicas a través de las vibraciones de los átomos que forman la red cristalina. En los LEDs de GaN la densidad de dislocaciones suele ser de 10⁹-10¹⁰ cm^-2, mientras que para los diodos láser de GaN esta densidad de dislocaciones debe ser reducida y suele ser de 10⁶-10⁷ cm^-2., y esto se debe a que hasta estos últimos años no han sido desarrollados sustratos de GaN sobre los que crecer los diodos del mismo GaN.

Una forma de eliminar la influencia de las dislocaciones en la estructuras emisoras de luz consiste en usar puntos cuánticos (las tres dimensiones del orden de los nanómetros) en la zona activa del material.

En la última década ha habido una extensa investigación sobre estos puntos cuánticos en semiconductores. Comparado con el material masivo (tres dimensiones) y con los pozos cuánticos (dos dimensiones), los puntos cuánticos son el prototipo de sistema de cero dimensiones. Los estados electrónicos en los puntos cuánticos están localizados y la energía está totalmente cuantizada. Debido a la cuantización, la densidad de estados cerca del gap es menor, es decir, los niveles electrónicos están más localizados que en sistemas de tres y dos dimensiones, lo que lleva a una mayor deslocalización del momento de esos electrones y por tanto a una mayor eficiencia para las transiciones ópticas. Esta es la más deslumbrante ventaja de los puntos cuánticos para potenciales aplicaciones en dispositivos emisores de luz y en dispositivos detectores.

Además, los puntos cuánticos son más estables a las perturbaciones térmicas y localizan a los portadores inhibiendo su migración a centros de recombinación no radiativa como son las dislocaciones.

De entre los distintos métodos para el crecimiento de puntos cuánticos de semiconductores, el más relevante es el de Stranski-Krastanow de autoorganización ("self assembling") de los puntos cuánticos, que consiste básicamente en un crecimiento 2D de varias monocapas de semiconductor, llamada capa mojante ("Swetting layer") seguido de la autoformación de pequeñas islas que son los puntos cuánticos: cuando comienzan a crecer las primeras capas del semiconductor sobre el sustrato, debido a la diferencia entre los parámetros de red y entre los coeficientes de dilatación de ambos, el semiconductor va creciendo con una energía elástica acumulada, que va creciendo a medida que aumenta el espesor de la película de semiconductor que se está creciendo, por lo que llegado a un espesor crítico se va a producir la relajación de la película de semiconductor. En este caso, el campo de tensiones fuerza a los átomos a coalescer y la relajación elástica se puede producir en parte mediante la formación de nanoislas sobre esta capa mojante. Estas nanoislas, libres de dislocaciones, son los puntos cuánticos, y sus dimensiones suelen ser piramidales como se puede ver en la imagen, con una altura de uno 3-8 nm y una anchura de unos 10-30 nm.

El GaN por ejemplo se puede crecer por MBE (epitaxia de haces moleculares) sobre un sustrato de silicio (también se pueden usar como sustratos el zafiro y el SiC, pero son más caros) poniendo entre ambos una capa de unos 3000 nm de AlN (� �
Sbuffer� �� o � �
Scolchón� ��), que posee la misma estructura cristalina que el GaN (wurtzita) y consecuentemente un parámetro de red y un coeficiente de dilatación térmica más parecidos a los del GaN, y que es capaz de absorber y disipar la mayoría de las tensiones producidas por los distintos parámetros de red y coeficientes de dilatación térmica entre el GaN y el silicio. Tras la deposición de unas pocas monocapas de GaN sobre el AlN (entre 3 y 12), se interrumpe el crecimiento por unos pocos segundos (10 ó 12 s) y se produce la autoformación, debido a la relajación de la red del GaN, de esas pequeñas islitas de GaN llamadas puntos cuánticos.

En la imagen podemos ver un apilamiento de puntos cuánticos de GaN separados de capas de � �
Sbuffer� �� de AlN.

Por Laura Madueño 

Los nanotubos ya eran conocidos en electrónica, se han utilizado como transistores de efecto campo. Es así como los nanotubos abren un nuevo campo de investigación, pasando de ser sólo materiales meramente estructurales (debido a su elevada resistencia y sus propiedades de superficie) a ser materiales altamente interesantes por sus propiedades electrónicas.

 FET de nanotubos de carbono dispersados aleatoriamente sobre un sustrato de silicio. Fuente: http://physicsworld.com

Por Laura Madueño 

Era cuestión de tiempo que los nanotubos de carbono llegaran a la televisión. No lo harán por ser famosos, que lo son al menos en la esfera científica, sino para formar parte de las pantallas sustituyendo a las actuales de  LCD. Esto está basado en la propiedad del los nanotubos de emitir luz.

     Nanotubos de carbono. Fuentes: www.students.chem.tue.nl, www.wtec.org ,www.wtec.org

Y es que Samsung y más concretamente el laboratorio del gigante coreano, Samsung Advanced Institute of Technology, ha fabricado un prototipo de televisor LCD de 15 pulgadas en el que utilizan nanotubos de carbono como sustitutos de las fuentes convencionales de luz para formar la imagen, es decir, los LEDS. La principal ventaja que se derivaría de esta aplicación sería una bajada considerable del precio del producto.

No es la primera vez que Samsung experimenta con los nantotubos de carbono, de hecho, hace unos años lo intentó con la tecnología denominada FED (field-emited-displays) basada en el bombardeo electrónico por parte de los nanotubos de una pantalla fosforescente.  Es una tecnología similar al tubo catódico pero con la que se podrían obtener mejores resoluciones y calidad de imagen que con una pantalla de LCD o de plasma.

Por otro lado, otras compañías del sector también han construido prototipos para sustituir las pantallas actuales aumentando su resolución y calidad.  Así, Toshiba y Canon investigan en la tecnología SED, stands for surface-conduction electron-emitter display, (http://news.zdnet.com/2100-9584-6047405.html ) en la que los electrones son filtrados en una matriz de cientos de puntos de sólo unos cuantos nanometros de ancho, lo que permite a los electrones iluminar una pantalla.  Pero, estas propuestas no han podido competir con las pantallas basadas en nanotubos de carbono, ya que necesitan líneas de producción nuevas en las fábricas, lo que encarece mucho su precio final, además sus creadores no contaron con la tendencia a la baja del precio que están sufriendo los LCD� �!"s convencionales, lo que hace esta propuesta aún menos competitiva.

Hasta hace relativamente poco, exactamente alrededor de 2003, no se conocía la propiedad de los nanotubos de carbono de emitir luz (http://physicsworld.com/cws/article/news/17407 ), hasta que los investigadores de IBM (http://www.research.ibm.com/ ) la obtuvieron al hacer pasar una corriente a través de ellos, esto no sólo revolucionará el mundo de la imagen, sino que permitirá construir dispositivos optoelectrónicos ultra pequeños para componentes de comunicación de alta velocidad. 

Por Pilar Barrado 

Los nanotubos son objetos que poseen estructura tubular con diámetros del orden de un nanómetro, o sea, de un millonésimo de milímetro y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud : anchura tremendamente alta. El carbono es de los pocos materiales que puede llegar a formar nanotubos, al igual que puede adoptar otras formas por su estructura cristalina. Los nanotubos de carbono más estudiados son los de estructuras de fullerenos.

Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.

 El grafito (sustancia utilizada en lápices) es formado por átomos de carbono estructurados en forma de panel. Estas capas tipo panel se colocan una encima de otra. Una sola capa de grafito es muy estable, fuerte y flexible. Dado que una capa de grafito es tan estable sola, se adhiere de forma débil a las capas de al lado, por esto se utiliza en lápices, porque mientras se escribe, se caen pequeñas escamas de grafito. En fibras de carbono, las capas individuales de grafito son mucho más grandes que en lápices, y forman una estructura larga, ondulada y fina, tipo-espiral. Se pueden pegar estas fibras una a otras y formar así una sustancia muy fuerte, ligera (y cara) utilizada en aviones, raquetas de tenis, bicicletas de carrera etc. Pero existe otra forma de estructurar las capas que produce un material más fuerte todavía, enrollando la estructura tipo-panel para que forme un tubo de grafito. Este tubo es un nanotubo de carbono.

         En el caso de formar nanotubos de carbono, éstos pueden ser clasificados en función de parámetros estructurales de los mismos y así podemos establecer las siguientes clasificaciones:

            1.- Según el número de capas, pueden ser:

- nanotubos de capa múltiple, formadas por capas concéntricas de forma cilíndrica:

- nanotubos de capa múltiple, formadas solo por una capa bidimensional de grafito:

2.- Clasificación genérica:

- nanotubos charal, no tiene simetría de reflexión y son no isomórficos.

- nanotubos no-chiral, poseen simetría de reflexión y son isomórficos.

En cuanto a las características de los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes. Una capa de grafito es un semi-metal, esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción). Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Dependiendo de la forma exacta en la que se enrolla, el nanotubo puede ser un semiconductor o un metal.