Nanotubos enrolados viram semicondutores para eletrônica do futuro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/03/2024

A maioria dos nanotubos é metálica, e isso não é bom para a eletrônica.
[Imagem: Duke University]

Nanotubos semicondutores

Embora estejam entre os materiais mais promissores para uma série quase inumerável de aplicações - de transistores para uma eletrônica ultrarrápida a cabos para um elevador espacial - os nanotubos de carbono andam meio esquecidos devido à dificuldade de sua fabricação em escala industrial.

Um dos maiores problemas é que não é fácil fabricar nanotubos de carbono que sejam semicondutores. Dependendo de como se automontam - pense em um nanotubo de carbono como uma folha de grafeno enrolada - alguns nanotubos são considerados metálicos, o que significa que os elétrons podem fluir através deles com qualquer energia. E eles fazem isso de modo muito eficiente, o que é bom para a transmissão de eletricidade, mas não é bom para a eletrônica porque eles não podem ser desligados.

Isto limita seu uso em eletrônica digital, que utiliza sinais elétricos ligados ou desligados para armazenar estados binários - é assim como os transistores semicondutores de silício alternam entre 0 e 1 para realizar cálculos.

Francesco Mastrocinque e colegas da Universidade Duke, nos EUA, anunciaram ter descoberto um modo de superar esse problema: Basta pegar os nanotubos metálicos, que sempre deixam passar a corrente, e transformá-los em uma forma que pode ser ligada e desligada, permitindo que o nanotubo funcione como um semicondutor.

"O segredo está em polímeros especiais, substâncias cujas moléculas estão ligadas entre si em longas cadeias, que envolvem o nanotubo em uma espiral ordenada, como enrolar uma fita em volta de um lápis," disse Mastrocinque.

A técnica torna possível otimizar semicondutores para aplicações que vão da visão noturna até novas formas de computação.
[Imagem: Francesco Mastrocinque]

Condutância controlável

Os pesquisadores demonstraram que, alterando o tipo de polímero que é enrolado em torno do nanotubo, é possível criar novos tipos de nanotubos semicondutores - eles continuam conduzindo eletricidade, mas somente quando a quantidade certa de energia externa for aplicada.

E o efeito é reversível: Envolver o nanotubo em um polímero altera suas propriedades eletrônicas de condutor para semicondutor, mas se o nanotubo for desembrulhado ele volta ao seu estado metálico original.

Mas a equipe não se entusiasma muito, e reconhece que criar nanotubos semicondutores individuais é apenas um pequeno passo para a utilização desse tipo tão esperado de eletrônica orgânica: "Estamos muito longe de fabricar dispositivos," disse o professor Michael Therien.

Contudo, o fato de tornar os nanotubos capazes de conduzir eletricidade apenas a partir de um determinado limite é algo que tem muitas aplicações práticas. Por exemplo, pode-se usar tais nanotubos como sensores para detectar luz de determinados comprimentos de onda, sobretudo aqueles que sejam invisíveis aos olhos humanos - isso inclui o calor, na forma de radiação infravermelha.

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