I nanotubi sono più resistenti dell'acciaio e più piccoli di qualsiasi elemento dell'elettronica a base di silicio. Possono potenzialmente elaborare le informazioni più velocemente utilizzando meno energia. La sfida è stata capire come incorporare queste proprietà in utili dispositivi elettronici. Ora gli scienziati dell'Università della California, Riverside ha scoperto che aggiungendo liquido ionico, una specie di sale liquido, possono modificare la trasparenza ottica dei film di nanotubi di carbonio a parete singola secondo uno schema controllato.
Il mondo delle dimensioni di un atomo dei nanotubi di carbonio è molto promettente per un futuro che richiede componenti elettronici più piccoli e più veloci. I nanotubi sono più resistenti dell'acciaio e più piccoli di qualsiasi elemento dell'elettronica a base di silicio, il componente onnipresente dei dispositivi elettrici odierni, e hanno una migliore conduttività, il che significa che possono potenzialmente elaborare le informazioni più velocemente utilizzando meno energia.
La sfida è stata capire come incorporare tutte quelle grandi proprietà in utili dispositivi elettronici. Una nuova scoperta di quattro scienziati dell'Università della California, Riverside ci ha avvicinato alla meta. Hanno scoperto che aggiungendo liquido ionico, una sorta di sale liquido, possono modificare la trasparenza ottica dei film di nanotubi di carbonio a parete singola secondo uno schema controllato.
"È stata una scoperta, non qualcosa che stavamo cercando, " ha detto Robert Haddon, direttore del Center for Nanoscale Science and Engineering della UC Riverside. Scienziati Feihu Wang, Mikhail Itkis ed Elena Bekyarova stavano cercando modi per migliorare il comportamento elettrico dei nanotubi di carbonio, e come parte della loro ricerca hanno anche esaminato se potevano modulare la trasparenza dei film. Un articolo sui loro risultati è stato pubblicato online ad aprile in Fotonica della natura .
Gli scienziati hanno trascorso un po' di tempo cercando di influenzare le proprietà ottiche dei film di nanotubi di carbonio con un campo elettrico, con scarso successo, disse Itkis, un ricercatore presso il Center for Nanoscale Science and Engineering. "Ma quando abbiamo applicato uno strato sottile di liquido ionico sopra il film di nanotubi, abbiamo notato che il cambiamento di trasparenza è amplificato 100 volte e che il cambiamento di trasparenza avviene in prossimità di uno degli elettrodi, quindi abbiamo iniziato a studiare cosa causa questi drastici cambiamenti e come creare trasparenza in schemi controllati".
Un liquido ionico contiene ioni negativi e positivi che possono interagire con i nanotubi, influenzando notevolmente la loro capacità di immagazzinare una carica elettrica. Che aumenta o diminuisce la loro trasparenza, simile al modo in cui gli occhiali si scuriscono alla luce del sole. Imparando a manipolare la trasparenza, gli scienziati potrebbero essere in grado di iniziare a incorporare film di nanotubi in prodotti che ora si basano su componenti più lenti o più pesanti, come l'ossido di metallo.
Ad esempio, utilizzando film di nanotubi ingranati con un film di liquido ionico, gli scienziati potrebbero creare Smart Windows più convenienti, che si scuriscono quando fuori fa caldo e si schiariscono quando fa freddo.
"Le finestre intelligenti sono un nuovo settore che ha dimostrato di risparmiare il 50 percento dei costi energetici, " disse Itkis. "In una giornata molto calda puoi oscurare la tua finestra semplicemente girando un interruttore, quindi non devi usare così tanto l'aria condizionata. E in un giorno d'inverno, puoi rendere una finestra più trasparente per far entrare più luce."
Gli scienziati devono ancora studiare la fattibilità economica dell'utilizzo di pellicole di nanotubi, ma Bekyarova ha detto che un possibile vantaggio sarebbe che i nanotubi di carbonio sono ultra sottili, circa 1, 000 volte più piccolo di una singola ciocca di capelli, quindi te ne servirebbe molto poco per coprire una vasta area, come le finestre di un grande edificio.
Itkis ha affermato che i film di nanotubi sono anche molto promettenti nella costruzione di strumenti analitici più leggeri e compatti come spettrometri, utilizzati per analizzare le proprietà della luce.
In questa applicazione, un film di nanotubi con una serie di elettrodi può essere utilizzato come reticolo di diffrazione configurabile elettricamente per uno spettrometro a infrarossi, consentendo la scansione della lunghezza d'onda della luce senza parti in movimento.
Per di più, utilizzando elettrodi indirizzabili, il pattern spaziale della trasparenza indotta nel film di nanotubi può essere modificato in modo controllato e utilizzato come supporto ottico configurabile elettricamente per l'archiviazione e il trasferimento di informazioni tramite pattern di luce.
I nanotubi di carbonio hanno un grande potenziale, ma c'è ancora molto lavoro da fare per renderli utili in elettronica e optoelettronica, ha detto Haddon.
"La sfida è sfruttare le loro eccezionali proprietà, " ha detto. "Non saranno disponibili a Home Depot la prossima settimana, ma ci sono continui progressi nel campo".
