Due chimici di Waterloo hanno reso più facile per i produttori produrre una nuova classe di semiconduttori più veloci ed economici.

I chimici hanno trovato un modo per controllare contemporaneamente l'orientamento e selezionare la dimensione dei nanotubi di carbonio a parete singola depositati su una superficie. Ciò significa che gli sviluppatori di semiconduttori possono utilizzare il carbonio anziché il silicio, che ridurrà le dimensioni e aumenterà la velocità dei dispositivi migliorando la durata della batteria.

"Stiamo raggiungendo i limiti di ciò che è fisicamente possibile con i dispositivi a base di silicio, " ha detto il co-autore Derek Schipper, Canada Research Chair Sintesi di materiali organici presso l'Università di Waterloo. "Non solo l'elettronica basata su nanotubi di carbonio a parete singola sarebbe più potente, consumerebbero anche meno energia."

Il processo, chiamata la tecnica del relè di allineamento, si basa su cristalli liquidi per trasmettere informazioni di orientamento a una superficie di ossido di metallo. Piccole molecole chiamate iptycene si legano quindi alla superficie bloccando il modello di orientamento in posizione. La loro struttura comprende una piccola tasca abbastanza grande da contenere un nanotubo di carbonio di una certa dimensione che rimane dopo il lavaggio.

"Questa è la prima volta che i chimici sono stati in grado di controllare esternamente l'orientamento di piccole molecole legate in modo covalente a una superficie, " ha detto Schipper, professore di chimica e membro del Waterloo Institute for Nanotechnology. "Non siamo i primi a proporre potenziali soluzioni per lavorare con i nanotubi di carbonio. Ma questo è l'unico che affronta contemporaneamente le sfide dell'orientamento e della purezza".

Schipper ha inoltre sottolineato che l'approccio è dal basso verso l'alto con l'uso della chimica organica per progettare e costruire una molecola che poi fa il duro lavoro.

"Una volta che hai costruito i pezzi, il processo è semplice. È un metodo da banco che non richiede attrezzature speciali, "Schipper ha spiegato.

In contrasto con le tecniche di autoassemblaggio che si basano sulla progettazione di una molecola adatta per adattarsi perfettamente, questo processo può essere controllato in ogni fase, compresa la dimensione della "tasca" dell'iptycene. Inoltre, questa è la prima soluzione trovata per affrontare la sfida dell'allineamento e della purificazione dei nanotubi di carbonio allo stesso tempo.

Lo studio, co-autore di Serxho Selmani, un dottorando presso il Dipartimento di Chimica di Waterloo, appare questa settimana sul giornale Angewandte Chemie Edizione Internazionale .