(Phys.org)—Utilizzando un nuovo metodo, i ricercatori possono ora coltivare semiconduttori di nanotubi di carbonio di strutture predefinite, che potrebbe aprire la strada all'utilizzo del carbonio nell'elettronica futura.

Il cuore dell'industria informatica è noto come "Silicon Valley" per un motivo. I chip per computer a circuito integrato sono stati realizzati in silicio sin dall'infanzia dell'informatica negli anni '60. Ora, grazie ad un team di ricercatori USC, i nanotubi di carbonio potrebbero emergere come contendenti al trono di silicio.

Scienziati ed esperti del settore hanno a lungo ipotizzato che i transistor a nanotubi di carbonio un giorno avrebbero sostituito i loro predecessori al silicio. Nel 1998, L'Università di Delft ha costruito i primi transistor al mondo con nanotubi di carbonio:i nanotubi di carbonio hanno il potenziale per essere molto più piccoli, Più veloce, e consumano meno energia dei transistor al silicio.

Uno dei motivi principali per cui i nanotubi di carbonio non sono nel tuo computer in questo momento è che sono difficili da produrre in modo prevedibile. Gli scienziati hanno avuto difficoltà a controllare la produzione di nanotubi al diametro corretto, tipo e infine chiralità, fattori che controllano le proprietà elettriche e meccaniche dei nanotubi.

Pensa alla chiralità in questo modo:se prendi un foglio di carta per quaderni e lo arrotoli in un tubo, avrebbe una certa chiralità. Se hai arrotolato lo stesso foglio in un angolo, avrebbe una chiralità diversa. In questo esempio, la carta del quaderno rappresenta un foglio di atomi di carbonio reticolati che vengono arrotolati per creare un nanotubo.

Un team guidato dal professor Chongwu Zhou della USC Viterbi School of Engineering e Ming Zheng del National Institute of Standards and Technology nel Maryland ha risolto il problema inventando un sistema che produce costantemente nanotubi di carbonio di diametro e chiralità prevedibili.

Zhou ha lavorato con i membri del suo gruppo Jia Liu, Chuan Wang, Bilu Liu, Liang Chen, e Ming Zheng e Xiaomin Tu del National Institute of Standards and Technology nel Maryland.

"Controllare la chiralità dei nanotubi di carbonio è stato un sogno per molti ricercatori. Ora il sogno si è avverato". disse Zhou. Il team ha già brevettato la sua innovazione, e la sua ricerca sarà pubblicata il 13 novembre in Comunicazioni sulla natura .

I nanotubi di carbonio vengono generalmente coltivati ​​utilizzando un sistema di deposizione chimica da fase vapore (CVD) in cui un gas miscelato con sostanze chimiche viene pompato in una camera contenente substrati con nanoparticelle di catalizzatori metallici, su cui crescono i nanotubi. Si ritiene generalmente che i diametri dei nanotubi siano determinati dalla dimensione delle nanoparticelle metalliche catalitiche. Però, i tentativi di controllare i catalizzatori nella speranza di ottenere una crescita dei nanotubi controllata dalla chiralità non hanno avuto successo.

L'innovazione del team USC è stata quella di gettare a mare il catalizzatore e invece piantare pezzi di nanotubi di carbonio che sono stati separati e preselezionati in base alla chiralità, utilizzando una tecnica di separazione dei nanotubi sviluppata e perfezionata da Zheng e dai suoi collaboratori al NIST. Usando quei pezzi come semi, il team ha utilizzato la deposizione chimica da vapore per estendere i semi per ottenere nanotubi molto più lunghi, che hanno dimostrato di avere la stessa chiralità dei semi..

Il processo è denominato "clonazione di nanotubi". I prossimi passi della ricerca saranno studiare attentamente il meccanismo di crescita dei nanotubi in questo sistema, aumentare il processo di clonazione per ottenere grandi quantità di nanotubi controllati dalla chiralità, e utilizzare quei nanotubi per applicazioni elettroniche