Antes de hablar sobre el uso de los
nanotubos de carbono en el campo de la electrónica, es imprescindible
conocer algo acerca de su historia, y por supuesto, entender qué son.
En 1991 S. Iijima descubrió los
nanotubos de carbono en Japón, mientras realizaba una investigación
sobre fullerenos. Ese mismo año se publicó su hallazgo en la revista Nature 354, 56.
Los nanotubos de carbono
están constituidos por redes hexagonales de carbono curvadas y
cerradas, que forman tubos de carbono de tamaño nanométrico. Podemos
diferenciar entre nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa (varios
tubos, uno dentro de otro). Estas estructuras se caracterizan
por ser ligeras, huecas y porosas, con alta resistencia mecánica, por
lo que son de gran interés en el reforzamiento estructural de materiales
y en la formación de composites de bajo peso.
Imagen
de nanotubos de carbono con sus diferentes estructuras: “zig-zag”
(superior derecha), “chiral” (inferior izquierda) y “armchair” (inferior
derecha).
Aunque los nanotubos de carbono
presentan extraordinarias propiedades mecánicas y térmicas, sus primeras
aplicaciones se realizaron en electrónica. Esto se consiguió gracias a
las distintivas propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono.
La propiedad eléctrica más importante
que determina la utilización de los nanotubos de carbono en electrónica
es que pueden ser metálicos o semiconductores. La condición para que un
nanotubo sea metálico es que la diferencia n-m (siendo n y m los índices
de Hamada: parámetros que indican la forma en que se enrollaría la
lámina de grafito que daría lugar al nanotubo) debe ser múltiplo de 3,
de lo contrario será semiconductor.
Los nanotubos de carbono semiconductores
pueden presentar distinto gap. Concretamente, son las dimensiones de
los nanotubos las que determinan su tamaño de gap. Al disminuir el
diámetro del nanotubo se reduce el número de estados permitidos, los
cuales estarán muy separados energéticamente, mientras que al aumentar
el diámetro, el número de estado crece y disminuye su separación.
En electrónica la tendencia actual es la miniaturización de
los dispositivos para mejorar las prestaciones: aumento de velocidad,
densidad y eficiencia, y es debido a estas circunstancias que estos
materiales parecen tener gran futuro dentro de la electrónica a escala
mesoscópica. Otra propiedad a destacar de los nanotubos de carbono,
importante en el mundo de la electrónica, es que son excelentes
conductores del calor, lo que los hace perfectos disipadores del calor
que se produce en los sistemas electrónicos.
Los dispositivos electrónicos que integran nanotubos de carbono aumentan su vida útil debido
a las propiedades mecánicas (resistencia mecánica, dureza, tenacidad,
flexibilidad y elasticidad) y térmicas (buena conducción del calor y
estabilidad estructural a altas temperaturas) de éstos. Sin embargo, la
aplicación de los nanotubos de carbono en electrónica también presenta
un importante problema, y es que estos materiales son muy susceptibles
al ruido causado por fluctuaciones eléctricas, térmicas y químicas.
Algunas de las aplicaciones más importantes, actuales y futuras, sobre los nanotubos de carbono, vienen explicadas aquí.
Podemos concluir diciendo que la
investigación sobre nanotubos de carbono es tan apasionante como
compleja, debido a la diversidad de sus propiedades electrónicas,
térmicas y estructurales, y aunque actualmente se presentan algunos
problemas, seguramente con tiempo e investigación, el futuro nos
deparará nuevas aplicaciones para estos curiosos nanomateriales.
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