Los tubos de carbono se perfilan como la nueva generaci¨®n electr¨®nica

En la ingenier¨ªa inform¨¢tica, la velocidad y la potencia son un problema a la hora de disminuir el tama?o. La escala de la microelectr¨®nica se ha ido reduciendo m¨¢s a menos a la mitad cada 18 meses desde que se inventaron los ordenadores, y ahora es posible introducir en un solo microprocesador de 20 cent¨ªmetros de di¨¢metro m¨¢s componentes que personas hay en el mundo. Sin embargo, en comparaci¨®n con los nanotubos, el pincel que usan los ingenieros electr¨®nicos es bastante burdo. Las t¨¦cnicas industriales para el grabado de sistemas de circuitos y dispositivos en microprocesadores de silicio no pueden producir objetos m¨¢s peque?os de unos doscientos nan¨®metros de ancho. Incluso para reducir esto a la mitad es necesaria una tecnolog¨ªa de fabricaci¨®n completamente nueva, que costar¨ªa miles de millones a la industria.Por el contrario, los nanotubos de carbono, pueden medir, como su nombre sugiere, unos cuantos nan¨®metros de ancho; tan estrechos como la mol¨¦cula doble de ADN que porta nuestra informaci¨®n gen¨¦tica. Por tanto, la utilizaci¨®n de los nanotubos para los circuitos electr¨®nicos podr¨ªa permitir que el avance de la miniaturizaci¨®n se multiplicase aproximadamente por cien.

De uno en uno

La capacidad de los nanotubos de actuar como alambres la demostraron por primera vez experimentalmente en 1997 Cees Dakker y sus colaboradores de la Universidad de Tecnolog¨ªa de Delft, en Holanda. Descubrieron que al ser tan estrechos los alambres, los electrones responsables de la corriente s¨®lo pod¨ªan pasar de uno en uno. Aumentando el voltaje entre las dos terminales aumentaba la corriente en pasos abruptos en lugar de suavemente como hace en los alambres normales de metal, porque los electrones que ya estaban en el alambre imped¨ªan que los otros se a?adiesen hasta que se los empujaba con suficiente fuerza. Este efecto de bloqueo es un rasgo com¨²n de los dispositivos electr¨®nicos a escala nanom¨¦trica.

En 1998, Dekker y su equipo demostraron algo incluso m¨¢s llamativo: un transistor con un nanotubo entre sus componentes. Los transistores son los principales mecanismos interruptores de los circuitos inform¨¢ticos, y por tanto son elementos claves de toda la tecnolog¨ªa de la informaci¨®n. Para realizar un transistor de nanotubos, los investigadores holandeses no utilizaron un nanotubo conductor met¨¢lico sino uno semiconductor, situado entre dos electrodos met¨¢licos. A pesar de su reducido tama?o, el transistor funcion¨® exactamente igual que los utilizados en los circuitos de silicio convencionales.

Muy recientemente, el grupo de Dekker ha descrito un nuevo m¨¦todo para hacer que los nanotubos funcionen como ¨²tiles dispositivos electr¨®nicos. En un art¨ªculo publicado en Nature informa de que, al igual que un bucle en una manguera interrumpe el flujo del agua, los bucles interrumpen la conductividad de un nanotubo, actuando como diodos rectificadores.

En los nanotubos se podr¨ªa introducir una amplia gama de propiedades electr¨®nicas. Por ejemplo, hay nanotubos de ancho variable, aunque todav¨ªa nadie ha podido hacerlos de una manera controlada y espec¨ªfica. Y a los nanotubos se les podr¨ªan implantar elementos diferentes del carbono, que podr¨ªan alterar su conductividad, de la misma forma que las impurezas en el silicio modifican sus propiedades. Otra forma de introducir defectos localizados en los nanotubos es deformarlos utilizando un instrumento denominado microscopio de fuerza at¨®mica. Originalmente concebido como instrumento para tomar im¨¢genes de alta resoluci¨®n a escala at¨®mica, el MFA es tambi¨¦n inmensamente ¨²til para hacer que las mol¨¦culas se muevan. En 1997, Richard Superfine y sus colaboradores de la Universidad de Carolina del Norte demostraron que el MFA se puede utilizar para doblar nanotubos. Poco despu¨¦s, cient¨ªficos de los laboratorios de investigaci¨®n de IBM, en Yorktown Heights, Nueva York, utilizaron el MFA para convertir nanotubos en nanoletras. El primer ¨¦xito en la creaci¨®n de tubos con determinados defectos ya establecidos tambi¨¦n se ha presentado. Jimmy Xu y sus colaboradores de la Universidad de Toronto, en Canad¨¢, han conseguido nanotubos con brazos en forma de Y. Ahora ser¨¢n necesarios nuevos m¨¦todos para disponer los nanotubos de carb¨®n en patrones de circuitos.