Los científicos aprenden a fabricar nanotubos que apuntan en una dirección
Nanotubos de disulfuro de wolframio dispuestos en filas abren el camino a nuevas aplicaciones tecnológicas
Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han fabricado por primera vez nanotubos de disulfuro de wolframio que apuntan en la misma dirección al formarse. Utilizaron una superficie de zafiro en condiciones cuidadosamente controladas para formar nanotubos de disulfuro de wolframio, cada uno de ellos formado por nanohojas enrolladas, mediante deposición química de vapor. La técnica del equipo resuelve el antiguo problema de las orientaciones desordenadas en cantidades recogidas de nanotubos, lo que promete aplicaciones en dispositivos del mundo real para la exótica anisotropía de los nanotubos individuales.
El nuevo protocolo de síntesis del equipo permite producir nanotubos de disulfuro de wolframio que apuntan en la misma dirección. El material que fabrican muestra las propiedades clave de los nanotubos simples.
Tokyo Metropolitan University
Los nanotubos están formados por láminas de átomos enrolladas en un tubo a nanoescala, convirtiendo una lámina bidimensional en una unidimensional. Se sabe que presentan una amplia gama de propiedades que dependen de la forma en que se unen los extremos de la lámina. Por ejemplo, los nanotubos de carbono pueden ser conductores o semiconductores dependiendo de si queda una "torsión" en la estructura del tubo cuando se enrolla una nanohoja.
Por otro lado, los nanotubos de disulfuro de wolframio consisten en nanohojas enrolladas varias veces para crear una nanoestructura similar a un rollo suizo. Curiosamente, se sabe que siempre son semiconductores, independientemente de cómo se enrollen, lo que los convierte en los principales candidatos para su aplicación en dispositivos semiconductores. Sin embargo, para obtener todas las propiedades deseables de los nanotubos individuales de disulfuro de wolframio, los dispositivos reales requieren cantidades reunidas de nanotubos en el mismo lugar. Esto puede conseguirse, pero con una condición importante: suelen apuntar en direcciones aleatorias. Se sabe que esto repercute negativamente en propiedades como la movilidad de los portadores, que afecta directamente a su utilidad en los dispositivos. Las propiedades ópticas únicas también quedan enmascaradas. Por muy interesantes que sean las propiedades dependientes de la dirección de los nanotubos individuales, las propiedades de los nanotubos múltiples no las reflejarán, ya que están formados por un montón desordenado.
Ahora, un equipo dirigido por el profesor Kazuhiro Yanagi, de la Universidad Metropolitana de Tokio, ha ideado una nueva técnica que podría resolver este viejo problema. Utilizaron un sustrato de zafiro con un plano cristalino específico expuesto a la superficie, que proporciona una plantilla en la que pueden crecer los nanotubos. Se introdujeron en el sustrato gases que contenían tungsteno y azufre a velocidades y temperaturas precisas para permitir que la deposición química de vapor formara nanotubos de disulfuro de tungsteno enrollados de paredes múltiples en la superficie. En las condiciones adecuadas, observaron que todos los nanotubos apuntaban en una dirección cristalográfica específica. Es la primera vez que se cultivan nanotubos de disulfuro de wolframio en matriz.
El equipo demostró que sus matrices de nanotubos seguían mostrando colectivamente las exóticas propiedades anisótropas de los nanotubos individuales, concretamente en su interacción con la luz. Creen que su técnica permitirá aplicar los nanotubos de disulfuro de wolframio a dispositivos del mundo real que aprovechen al máximo sus exóticas propiedades eléctricas y optoelectrónicas.
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