Le eccezionali proprietà di minuscoli cilindri molecolari noti come nanotubi di carbonio hanno stuzzicato i ricercatori per anni a causa della possibilità che potessero servire come successori del silicio nel porre la logica per i più piccoli, dispositivi elettronici più veloci ed economici.

Prima di tutto sono minuscoli, su scala atomica e forse vicini al limite fisico di quanto piccolo si possa ridurre un singolo interruttore elettronico. Come il silicio, possono essere di natura semiconduttiva, un fatto essenziale per i circuiti stampati, e possono subire commutazioni elettriche veloci e altamente controllabili.

Ma un grande ostacolo alla costruzione di elettronica utile con i nanotubi di carbonio è sempre stato il fatto che quando sono disposti in pellicole, una certa parte di essi agirà più come metalli che come semiconduttori, un difetto spietato che sporca il film, mette in cortocircuito il circuito e lancia una chiave inglese negli ingranaggi di qualsiasi potenziale dispositivo elettronico.

Infatti, secondo il professore John Rogers dell'Università dell'Illinois-Urbana Champaign, la purezza deve superare il 99,999 percento, il che significa anche un tubo difettoso su 100, 000 è sufficiente per uccidere un dispositivo elettronico. "Se hai una purezza inferiore a quella, " Egli ha detto, "quella classe di materiali non funzionerà per i circuiti semiconduttori".

Ora Rogers e un team di ricercatori hanno mostrato come rimuovere i nanotubi di carbonio metallici dagli array utilizzando un metodo relativamente semplice, procedura scalabile che non richiede attrezzature costose. Il loro lavoro è descritto questa settimana nel Rivista di fisica applicata .

La strada per la purificazione

Sebbene sia stato un problema persistente negli ultimi 10-15 anni, la sfida di rendere uniforme, array allineati di nanotubi di carbonio confezionati con buone densità su film sottili sono stati in gran parte risolti da diversi gruppi di scienziati negli ultimi anni, ha detto Rogers.

Questo ha appena lasciato il secondo problema, che doveva trovare un modo per purificare il materiale per assicurarsi che nessuno dei tubi fosse di carattere metallico, un problema spinoso che era rimasto irrisolto. C'erano alcuni metodi di purificazione che erano facili da fare ma erano molto al di sotto del livello di purificazione necessario per realizzare componenti elettronici utili. Approcci molto recenti offrono il giusto livello di purificazione ma si affidano a costose apparecchiature, mettendo il processo fuori dalla portata della maggior parte dei ricercatori.

Come riportato dal team questa settimana, sono stati in grado di depositare un sottile rivestimento di materiale organico direttamente sopra un foglio di nanotubi disposti a contatto con un foglio di metallo. Hanno quindi applicato la corrente attraverso il foglio, che ha permesso alla corrente di fluire attraverso i nanotubi che erano conduttori metallici, ma non la maggior parte dei tubi, che erano semiconduttori.

La corrente ha riscaldato i nanotubi di metallo una piccola quantità, quanto basta per creare un "flusso capillare termico" che ha aperto una fossa nel rivestimento organico sopra di loro. non protetto, i tubi metallici potrebbero quindi essere asportati utilizzando uno strumento da banco standard, e poi il soprabito organico potrebbe essere lavato via. Ciò ha lasciato un wafer elettronico rivestito con nanotubi semiconduttori privi di contaminanti metallici, ha detto Rogers. Lo hanno testato costruendo array di transistor, Egli ha detto.

"Ti ritrovi con un dispositivo che può accendersi e spegnersi come previsto, basato sul carattere puramente semiconduttore, " ha detto Rogers.