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Encuentran cómo ordenar nanotubos

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Encuentran cómo ordenar nanotubos

Área: Física — Jueves, 6 de Julio de 2006
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Unos científicos han desarrollado el primer método para separar nanotubos de carbono de distinto tamaño. La técnica diseñada por Howard Schmidt y sus colaboradores de Rice University está basada en la dielectroforesis. El sistema, además de separa los que son conductores de los que son semiconductores, separa a éstos últimos en función de su tamaño. La habilidad de separar nanotubos es esencial a la hora de fabricar futuros dispositivos basados en estos componentes.
Los nanotubos de carbono de pared simple tienen un enorme potencial como elementos de una futura electrónica de alta velocidad. En esencia son láminas de grafito enrolladas en forma de tubo y pueden tener comportamiento metálico (buenos conductores) o ser semiconductores dependiendo de la dirección en la que la lámina ha sido “enrollada” (ver foto inferior). En una futura electrónica de nanotubos los metálicos funcionarían como conectores y los semiconductores como transistores, todos ellos a escala nanométrica. 
Sin embargo cuando estos nanotubos son fabricados se producen un mezcla de ambas clases, e incluso los que son semiconductores son creados en una gran variedad de tamaños que les hace tener propiedades electrónicas u ópticas diferentes. Esto último se debe a que la zanja o gap de energía, que controla dichas propiedades, está determinada por el diámetro del nanotubo. Aunque ya había maneras de separa los metálicos de los que no lo son, no había manera de ordenar los que son semiconductores en función de su diámetro.
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Las propiedades eléctricas dependen del tipo de nanotubo. Foto: Wikipedia.
El nuevo método desarrollado ordena los nanotubos semiconductores según su constante dieléctrica (esta constante representa la capacidad de almacenar carga electrostática) que depende de su diámetro.
Para ello han construido una estrecha cámara electrificada mediante la conexión a una fuente de corriente continua de una formación de microelectrodos, que proporcionan un campo eléctrico fuertemente inhomogeneo. Entonces bombean dentro de la cámara una disolución que contiene la mezcla de nanotubos usando una jeringuilla.
Los nanotubos metálicos son atraídos hacia los microelectrodos mientras que los demás permanecen en la disolución. Las dos clases de nanotubos se mueven de distinta manera a lo largo del gradiente del campo eléctrico (que es vertical) porque los que son semiconductores tienen una constante dieléctrica pequeña similar a la del disolvente, mientras que los metálicos la tienen más grande.
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Diagrama de la dielectroforesis de nanotubos. Un perfil de flujo es establecido dentro de la cámara cuyo plano inferior sostiene una formación de electrodos. Dos partículas con diferente propiedades dieléctricas llegan al equilibrio a diferentes alturas bajo el efecto de la levitación, que considera la sustentación hidrodinámica y la fuerza de sedimentación. La partícula 2, que se eleva más desde la lámina inferior, tiene una velocidad mayor bajo la influencia del arrastre del flujo que la partícula 1. Foto: Y. Huang.
Los que son semiconductores flotan a diferentes niveles dentro de la cámara dependiendo de su diámetro. Así los más estrechos de constante dieléctrica más pequeñas flotan más alto que los otros que lo hacen más bajo.
Esperan que este proceso contribuya a la aplicación tecnológica de este tipo de elementos en la próxima generación de microelectrónica, permitiendo la selección de los elementos que van a ser ensamblados directamente de la disolución.
Ahora el equipo de investigadores planea perfeccionar esta técnica y escalarla hasta tamaños industriales en un sistema totalmente automático.
Referencia: Biophysical Journal 73 1118.

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Thalia