PROPELECT

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Física y Matemáticas

PROPIEDADES ELECTRICAS
DE MANOJOS DE NANOTUBOS
DE CARBONO
Tesis que para obtener el grado de
Maestro en Ciencias en Física
Presenta:
Asunción Zeferino Martínez Elena

Director de Tesis:
Dr. Jaime Ortiz López
ESFM-IPN
México D.F., 25 de mayo de 2009

Índice general
1. Propiedades Eléctricas de los Materiales
1.1.Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Teoría Clásica de la Conductividad en Metales . . . .
1.3. Teoría Cuántica de la Conductividad en Metales
1.4. Nanotubos de Carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1. Propiedades Eléctricas y Electrónicas . . . . .
1.4.2. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Justi…cación y Objetivos de la Tesis . . . . . . . . . ..
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2. Desarrollo Experimental
2.1. Preparación de nanotubos de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Arreglo experimental para mediciones I V . . . . . . . . . . . . . . .

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3. Resultados y Discusión
3.1. Mediciones I-V con electrodos ferrosos . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1. En aire, a corriente directa . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
3.1.2. En vacío, a corriente alterna (60 Hz) . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.3. Medición repetitiva de un manojo (“entrenamiento” del manojo) .
3.1.4. En vacío, a 60 Hz, con electrodos de tungsteno . . . . . . . . . .
3.1.5. En argón, a 60 Hz, con electrodos de tungsteno . . . . . . . . .
3.1.6. Un mismo manojo en vacío y argón a 60 Hz con electrodos de
tungsteno . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.7. En vacío y argón con electrodos de tungsteno, variando frecuencias y amplitud de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.8. Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4. Conclusiones

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Conclusiones

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Apéndices

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ÍNDICE GENERAL

2

A. Programa de control (BASIC) y adquisición de datos para mediciones
V-I a CD
1
B. Programa de control (BASIC) y adquisición de datos para mediciones V-I
a diferentes frecuencias
4
C. Impedancia
Bibliografía

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11

ÍNDICE GENERAL

i

Resumen
En esta tesis se realizaron mediciones eléctricas I V(corriente voltaje) en manojos de
nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) síntetizados por descarga de arco eléctrico.
Estas mediciones se hicieron usando equipo convencional y dispositivos experimentales diseñados exclusivamente para este trabajo. Las mediciones I V se efectuaron a temperatura
ambiente sobre manojos macroscópicos (longitudes en el rango de 2 a 10 mm y grosores del
orden de 10a 100 m) montados sobre electrodos de hierro, hierro cromado y tungsteno;
en ambientes de aire, vacío y atmósfera de argón. Se realizaron en corriente directa (CD) y
a corriente alterna (CA) tanto en forma manual como automática mediante una PC usando
programas de control desarrollados en lenguaje Basic. Los manojos estudiados tienen un
comportamiento casi ohmico a CD y en CA, un comportamientoclaramente no-ohmico.
Estas propiedades parecen no depender de los electrodos usados pero sí de la atmósfera.
Se usó espectroscopía de impedancias para estudiar las propiedades de los manojos en función de la frecuencia y del voltaje. El rango de frecuencias aplicadas fue de 20 a 104 Hz
variando la amplitud de voltaje de 0;5 a 2 V . Mediciones de resistencia-reactancia (R-X)
se realizaron atemperatura ambiente en vacío y en atmósfera de argón usando electrodos
de tungsteno. Las propiedades de los manojos estudiados dependen de la frecuencia, del
voltaje aplicado, pero no de la atmosfera de medición. La respuesta en frecuencia de los
manojos se ajustaron a modelos teóricos de circuitos eléctricos.

Abstract
In this thesis, I V (current-voltage) measurements were performed on single wall...