nanotubos




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El carbono es un elemento con el que se pueden formar varios tipos de estructuras con propiedades muy diferentes dependiendo de cómo se unan a sus átomos. En años recientes se ha obtenido una estructura estable del carbono: el grafeno. En esta estructura los átomos de carbono forman una lámina con el grosor de un átomo, ésta lámina puede enrollarse sobre sí mismaformando un tubo con un diámetro de un nanómetro y su longitud puede ser de varios centímetros; de ahí el nombre de nanotubo de carbono (Fig.1).














Fig.1. Esquema de cómo se llega a la estructura del nanotubo de carbono a partir del grafito.
Los nanotubos pueden estar compuestos de una o varias láminas de grafeno, los formados por una lámina se llaman nanotubos monocapa(SWNTs)2 y se les llaman nanotubos multicapa (MWNTs)3 a los que constan de varios tubos metidos uno dentro de otro (Fig.2).


Fig.2. Nanotubo monocapa y nanotubo multicapa.
Los nanotubos monocapa pueden ser tanto metálicos como semiconductores dependiendo de la dirección sobre la cual se enrolla la capa de grafeno y tienen una resistencia eléctrica muy baja, ya que los electrones apenascolisionan. Estas peculiares propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono son las que han permitido utilizarlos en aplicaciones electrónicas y se deben a su estructura prácticamente unidimensional que les permite transportar corrientes altas sin calentamiento. La conductividad en los nanotubos se puede controlar por parámetros tales como su diámetro, torsión y el número de capas que lo componen.En cuanto a la capacidad para transportar corriente, los nanotubos pueden soportar densidades hasta mil veces más grandes de las que soporta un hilo de cobre. Los nanotubos son muy estables térmicamente (incluso más que el diamante) ya que resisten temperaturas de 2800°C en el vacío y de 750°C en el aire, estas propiedades térmicas se pueden modificar encapsulando metales o incluso gases en suinterior. Las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono, no dependen de su longitud como en los metales y añadiendole sus propiedades térmicas, resulta ser un material muy deseable para la fabricación de dispositivos electrónicos más pequeños, veloces, que conduzcan muy bien el calor y con una vida útil mayor.
Nanocircuitos
En la electrónica actual se busca reducir el tamaño de losaparatos, lo que implica reducir el tamaño de sus componentes y los nanotubos de carbono presentan una opción interesante en este aspecto debido a que se comportan como metales o semiconductores y se pueden emplear como interconectores (nanocables) en el caso de ser metalicos, o para fabricar dispositivos como transistores o diodos al ser semiconductores.
Interconectores
Al hacer los circuitos cadavez más pequeños, y por ende los cables, surgen problemas como el sobrecalentamiento y la destrucción de estos, ya que no soportan el paso de la corriente, por lo que los nanotubos de carbono se presentan como una buena opción para solucionar estos problemas, pues disipan el calor eficientemente. Por otro lado, su fortaleza estructural les permitiría transportar enormes cantidades de
corrientesin sufrir daños, incluso corrientes que podrían destruir el cobre o el oro. En
el artículo “Carbon nanotubes for interconnect applications” se comparan las
propiedades de los nanotubos de carbono con las de cables de oro equivalentes.
Diversos factores influyen en la resistencia de un nanotubo de carbono que se utiliza
como nanocable.
Aunque todavía los científicos estudian cómo se mueven loselectrones a lo largo de un
nanotubo, parece ser que en nanotubos perfectos, sin ningún defecto, los electrones
viajan “balísticamente” o sea, sin resistencia, sin ninguna dispersión que es la que
origina la resistencia de los cables metálicos.
La conductividad de un nanotubo de carbono disminuye al aumentar el número de
defectos, entre ellos las vacantes. Esto es debido al comportamiento...