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Ciencia

Entre cumbres y valles

Un modelo teórico determina el ordenamiento geométrico que permitiría el uso de nanotubos

ADALBERTO FAZZIO / USPEn 1991 el físico japonés Sumio Iijima descubrió unos cilindros microscópicos compuestos por algunas decenas de átomos de carbono, el mismo elemento químico del grafito de los lápices. Desde entonces, no paró de crecer el interés por estos tubos de un espesor miles de veces menor que el de un pelo: tienen algunas milmillonésimas de metro o nanómetros, de allí su nombre, nanotubos. Debido a su rigidez y a su conductibilidad eléctrica, los nanotubos son tenidos como un material alternativo para elaborar una nueva generación de chips (circuitos integrados) y conectores – cables capaces de unir componentes electrónicos que tienden a encogerse más de cien veces, haciendo así inviable el uso de los dispositivos actuales, hechos a base de oro con silicio.

Pero en la práctica aún no se ha logrado que los nanocables preserven la capacidad de transportar electricidad cuando se los deposita sobre una superficie, una propiedad fundamental para hacer factible su uso. Con todo, solución a este problema parece estar más cerca ahora. Adalberto Fazzio y Walter Orellana, de la Universidad de São Paulo (USP), y Roberto Hiroki Miwa, de la Universidad Federal de Uberlândia (UFU), identificaron los factores fundamentales para que un nanocable haga un buen contacto eléctrico: la orientación del nanotubo con relación al ordenamiento geométrico de los átomos de la superficie de silicio (y la distancia entre el tubo y la superficie). En simulaciones hechas en computadora, los investigadores acercaron poco a poco un nanotubo de 72 átomos de carbono a una lámina de algunas centenas de átomos de silicio que, vista en el microscopio electrónico, parece una sucesión de largas cadenas montañosas paralelas, con valles o trincheras intercaladas.

Estudiando la interacción entre los átomos del nanotubo y los de la superficie, los físicos notaron que se produce una unión química entre el silicio y el carbono cuando el cilindro de carbono se encaja en uno de esos valles, paralelo a dos cadenas de montañas formadas por átomos de silicio. En esa región, en la que el tubo casi roza la placa de silicio – en realidad los átomos de carbono y de silicio permanecen ubicados a 0,211 nanómetro uno de otro -, se acumulan electrones. Al igual que el agua de un río, estos electrones pueden fluir libremente a lo largo de toda la extensión del nanotubo. Este canal permite el paso de la corriente eléctrica, tal como muestran los físicos brasileños en un estudio publicado en Physical Review Letters el pasado 17 de octubre. “El canal de electrones incrementó la propiedad de conducir electricidad de los nanotubos, que ya de por sí presentan esa característica”, dice Fazzio. “Son resultados que apuntan la posibilidad de uso de los nanotubos de carbono como cables.”

Un poco antes, Peter Albrecht y Joseph Lyding, de la Universidad de Illinois, Estados Unidos, con la ayuda de un microscopio de fuerza atómica, lograron poner un nanotubo sobre una placa de silicio extremadamente pura, sin la presencia de los indeseables átomos de hidrógeno. Resta todavía superar otro desafío: la separación de los nanotubos conductores eléctricos de los que se comportan como semiconductores, características determinadas aleatoriamente por la forma en que los átomos de carbono se asocian cuando se les aplica una descarga eléctrica en vapor de carbono. “En caso de que se logre hallar una forma eficaz de diferenciar estos dos tipos de nanotubos”, dice Orellana, “será posible integrarlos a una placa de silicio y construir chips y nanocables.”

El Proyecto
Simulación Computacional de Materiales Nanocomputacionales
Modalidad
Proyecto Temático
Coordinador
Adalberto Fazzio – IF/ USP
Inversión
R$ 913.029,43

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