Investigación pionera publicada en Naturaleza por el equipo del profesor Feng Ding del Centro de Materiales de Carbono Multidimensional, dentro del Instituto de Ciencias Básicas IBS, en colaboración con el equipo del profesor Jin Zhang, en la Universidad de Pekín y sus colegas, ha demostrado cómo controlar la síntesis de carbono minúsculo especialcilindros conocidos como nanotubos de carbono CNT, para sintetizar matrices horizontales de CNT con la misma estructura.
Debido a sus excepcionales propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas, los CNT se consideran una excelente alternativa al silicio para la microelectrónica de la próxima generación. Sin embargo, dado que las propiedades electrónicas de los CNT dependen de la estructura, encontrar una forma confiable de sintetizar CNT con la misma estructura, más bienque una combinación de diferentes tipos, han mantenido a los científicos desconcertados durante los últimos 20 años.
Las CNT se asemejan a láminas de grafeno enrolladas para formar pequeños tubos, 100,000 veces más delgadas que un cabello humano. En realidad, sin embargo, el proceso de síntesis no involucra la rodadura, y las CNT generalmente crecen desde las superficies de pequeñas partículas metálicas, llamadas catalizadores, mediante deposición catalítica de vapor químico. Más allá de ser una estructura de soporte, el catalizador descompone las moléculas de hidrocarburos en átomos de carbono que forman los nanotubos de carbono y facilita la inserción de átomos de carbono en el cilindro en crecimiento. En 2014, Ding y sus colaboradores descubrieron que el uso de metal sólidoLos catalizadores de aleación, como W6Co7, pueden conducir a la síntesis de CNT con estructuras específicas. En su artículo más reciente, ampliaron este conocimiento mucho más.
Al igual que en un juego de acorazado en el que la posición de los barcos está definida por dos números, la estructura de las CNT está definida por un par de índices. Los científicos del SII descubrieron que podían crecer tanto conductores 12, 6 como semiconductores 8, 4 CNT con muy alta selectividad. Estas estructuras son muy deseadas para posibles aplicaciones en dispositivos de transistores.
Teniendo en cuenta la simetría de los catalizadores, la cinética del crecimiento de CNT y el tamaño de las partículas de catalizador, los investigadores podrían ajustar la producción de CNT hacia un tipo predominante. Cuando se usa carburo de tungsteno WC como catalizador, el 8, 4 Las CNT crecen preferentemente, mientras que si se usaba carburo de molibdeno Mo2C, predominaba la estructura 12, 6. "Un catalizador específico puede producir un grupo específico de CNT ya que comparten la misma simetría", explica el Prof.Ding. Además, las CNT crecen en paralelo sobre un sustrato y, por lo tanto, pueden usarse directamente para aplicaciones de dispositivos.
La pureza de 8, 4 CNTs alcanzó el 80-90%, que se encuentra entre las más altas que se han logrado experimentalmente ". Los cálculos teóricos demuestran que la selectividad podría ser superior al 99,9%, lo que indica que todavía hay unamplio margen de mejora ", explica el profesor Ding. Después de producir por primera vez matrices de CNT semiconductoras 8, 4, el equipo tiene como objetivo comprender y controlar la formación de todo tipo de nanotubos de carbono y mejorar la selectividad en el futuro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :