Hoy en día es cosa sabida que cada año se lanzan al mercado nuevos dispositivos electrónicos con componentes más pequeños y mayor capacidad de almacenamiento y procesamiento de datos. Pero ¿sabías qué hace que esto sea posible? Hoy hablaremos de un material microscópico indispensable para nuestros potentes dispositivos inteligentes: los nanotubos que se «cultivan» en laboratorios.
El material microscópico que está en todas partes: los nanotubos
Los nanotubos son un material microscópico compuesto de carbono o grafeno que se emplean en la fabricación de dispositivos electrónicos, medicamentos, dispositivos ópticos y muchas otras aplicaciones indispensables de nuestro día a día. Son excelentes conductores y forman parte, junto con las tierras raras, de los materiales indispensables para crear dispositivos más inteligentes y pequeños.
Sin embargo, hay un problema que tiene trabajando a expertos de todo el mundo desde hace tiempo: los defectos topológicos que se producen durante el crecimiento de los nanotubos en el proceso de fabricación. La distribución de las partículas en la superficie del nanotubo siempre presenta irregularidades que deben corregirse mediante otros procesos químicos que añaden trabajo y costos asociados.
Es por eso que tres universidades de Estados Unidos y China se han unido para desarrollar un método que permitiría producir nanotubos perfectos, eliminando la necesidad de la corrección posterior de los defectos topológicos. Esto permitiría reducir costes y tiempos de fabricación y conseguir un material mucho más eficiente, controlando de manera precisa la distribución de las partículas en la estructura.
El material microscópico que refuerza las construcciones y hace que los dispositivos sean más inteligentes
Los nanotubos se fabrican en laboratorios donde se calienta un sustrato de carbono a temperaturas de entre 600º y 1200º junto a un catalizador metálico. Mediante complejos procesos químicos y físicos es posible hacer que estás partículas se unan entre sí formando una estructura tubular. Son unas 50000 veces más delgados que un cabello humano.
Dependiendo del tamaño de los nanotubos y el método de síntesis, puede llevar desde algunos minutos hasta varias horas para que un nanotubo crezca hasta su tamaño máximo, que por lo general no es más que unos pocos milímetros. Gracias a su propiedades, los nanotubos, además de ser excelentes conductores, puede mejorar mucho la resistencia y flexibilidad del hierro y reducir sus emisiones.
Durante el crecimiento de los nanotubos, se producen irregularidades en la estructura atómica del material, formando zonas con acumulaciones excesivas y otras con vacíos entre las moléculas. Estos errores se corrigen empleando métodos como el bombardeo de iones, la electrólisis y el calentamiento a altas temperaturas para suministrar la energía suficiente para que los átomos se acomoden correctamente.
China y Estados Unidos crean los nanotubos perfectos: ¿Cómo lo lograron?
El equipo de Boris Yakobson, Feng Ding, Qinghong Yuan y Zhiping Xu han realizado una serie de experimentos y pruebas por medio de los cuales han llegado a la conclusión de que, añadiendo hierro como catalizador, sería posible corregir los defectos en cuestión de milisegundos.
Añadiendo este mineral común como catalizador y bajo un estricto control de las condiciones para el crecimiento del material microscópico, se puede determinar de manera precisa la posición de los átomos, corrigiéndola antes de que se incorpore a la estructura, cuando se hace muy difícil volver a moverlos. De esta manera sería posible conseguir un nanotubo perfecto en un solo paso.
La revolución de los materiales inteligentes: los nanotubos estarán en todas partes
Entre sus muchas propiedades, este material microscópico es empleado también en la fabricación de celdas solares más eficientes. Esto daría un gran impulso a la producción masiva de paneles fotovoltaicos que se está llevando a cabo en China y que podría acaparar todo el mercado.
