Ciencia

Científicos rusos fabricarán productos de electrónica de 'guisantes de carbono'

Los científicos de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares de Rusia (MEPhI) llevaron a cabo un estudio de las propiedades de los nanotubos de fullereno, denominados también 'guisantes de carbono', sometidos a tracción.
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Resultó que tal acción convierte el semiconductor en metal. Los datos obtenidos durante la investigación podrán usarse para la fabricación de los conmutadores y sensores electromecánicos, los diodos túnel resonantes y elementos lógicos de microesquemas. El resumen de la investigación está publicado en Diamond and Related Materials.

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Los metales suelen caracterizarse por una alta conductividad térmica y eléctrica, un incremento de resistencia eléctrica a altas temperaturas y un brillo metálico.

Estas propiedades son determinadas por la existencia de electrones libres que pueden moverse bajo los efectos del campo eléctrico. Por eso los materiales compuestos que tienen electrones libres se comportan como metales. 

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En los últimos tres decenios se llegó a sintetizar múltiples materiales nuevos de carbono, entre ellos el nanotubo relleno con fullerenos. Por su apariencia, que recuerda una vaina llena de guisantes, lo bautizaron 'guisantes de carbono'.

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"Resultó que los guisantes de carbono pueden ser utilizados como semiconductor y como metal", explica el profesor del departamento de Física de Medios Condensados de la MEPhI, Konstantín Katin. "Basta con estirarlo en un 4% para que empiece a tener propiedades metálicas. La alta elasticidad de los 'guisantes' le permite soportar tales estiramientos".

La distancia entre los fullerenos y la superficie entre del nanotubo es tan diminuta que las nubes de electrones pueden hacer penetrar en el nanotubo a los fullerenos y viceversa. Este fenómeno se llama hibridación. El grado de hibridación determina las propiedades electrónicas de los dispositivos que se podrán fabricar a base de guisantes de carbono.

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"Todo depende de la correlación de energías de los electrones pertenecientes al nanotubo y a los fullerenos", apunta otro profesor del departamento de Física de Medios Condensados de la MEPhI, Mijaíl Máslov. "Nuestro nanotubo inicialmente era un semiconductor y tenía una ranura energética. Los electrones de los fullerenos no podían llenar esta ranura al no tener una energía adecuada. Pero la aplicación de la tracción mecánica cambiaba el cuadro: los niveles energéticos se movían y los guisantes manifestaban propiedades metálicas".

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Hoy en día, para fabricar los complicados dispositivos nanoelectrónicos hacen falta numerosos materiales, tanto metales como semiconductores. Pero los resultados obtenidos por los científicos de la MEPhI demuestran que es posible sustituirlos por un solo compuesto químico: los guisantes de carbono sometido a diferente tracción mecánica. Esto permitiría simplificar la fabricación de los diodos resonantes de túnel, generadores de terahercios, conmutadores y sensores electrónicos.

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