Nanotubos de Carbono: Electrónica

Por: Khan
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.
carbon nanotubes
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.