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LA LUZ DE LOS NANOTUBOS DE CARBONO (II)

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.

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

La luz de los nanotubos se obtiene por inyección de electrones y huecos de la fuente al portador y viceversa. Estos electrones y huecos, al recombinarse, emiten luz en la región del infrarrojo, este efecto es ampliamente utilizado en las comunicaciones por fibra óptica. (Belle Dumé, http://physicsworld.com )

 

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Emisión de luz por nanotubos de carbono. Fuente: http://physicsworld.com

 

Los nanotubos muestran otras propiedades electrónicas muy interesantes, entre ellas está:

- por supuesto su capacidad para conducir corriente,

- convertir señales electrónicas en ópticas muy eficientemente, lo que soluciona las incompatibilidades entre los semiconductores utilizados en electrónica y los materiales ópticos,

- emisión de luz muy focalizada, utilizado en dispositivos ópticos como por ejemplo en resonancia magnética a nanoescala que permite obtener imágenes tridimensionales de moléculas.

   

LA LUZ DE LOS NANOTUBOS DE CARBONO

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.

 

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     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. 

Nanotubos de carbono (I)

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:

                 nanotubo-de-carbono-1.png               

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

                  nanotubo-de-carbono-2.png

 

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.

Imágenes en movimiento

Por Ana C. Montes 

Aquellos que no tenemos acceso a microscopios de gran resolución estamos acostumbrados a ver imágenes planas y estáticas de este mundo en miniatura. Para aquellos a los que les pique la curiosidad de ver cómo son realmente esas imágenes en relieve, en el portal Nanoscience podemos ver animaciones en tres dimensiones generadas al escanear las imágenes de un microscopio (Scanning Probe Microscope) y gracias al software SPIP de renderización 3D, cuya galería podemos encontrar aquí.
Imagen UHV-STM de moléculas de C60 de 3.1 nm de diámetro. o Ptmountains.
Renderización del recubrimiento de platino de un instrumento biomédico. La topografía de la superficie es importante para determinar el grosor y la textura del recubrimiento, que puede afectar sensiblemente a la corrosión.
La distancia entre los puntos más altos y las fosas más profundas es de unos700 nm.

Imagen en modo AFM AC de un tribloque copolímero de Poli (2-vinilpiridina). La resolución del escaneado es de 1 µm x 1µm

Siguiendo con las animaciones, podemos encontrar otras renderizaciones en 3D en el famoso portal youtube, en este caso de nanotubos y fullerenos
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Óxidos semiconductores nanoestructurados

En este post os avanzo el secreto de las imágenes que hemos publicado: se trata de óxidos semiconductores nanoestructurados. Sí, así de simple. Los óxidos son de los materiales más abundantes en la naturaleza y se forman debido a la interacción del oxígeno de la atmósfera o de medio acuoso con los elementos nativos presentes en la corteza terrestre, u otros compuestos intermedios que sufren oxidación. De hecho es tan común la oxidación que ciertos elementos tan abundantes como el silicio apenas se encuentran en estado elemental y hay que obtenerlos industrialmente a partir de sus óxidos. Además, el estudio del fenómeno de la oxidación y su prevención es de los que mayor presupuesto exige en el mundo industrial, (pensar simplemente en las pinturas anticorrosión). Pero en nuestro caso, vamos a hablar de las bondades de los óxidos y sus miles de aplicaciones industriales que se han visto muy beneficiadas del uso de la nanotecnología. Leer más

Imágenes de la nanotecnología

En esta galería te presentamos algunas imágenes curiosas de la nanotecnología. Si quieres saber más, a qué corresponden, para qué sirven, cómo se obtienen: coméntalas!

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