La tecnologia indossabile e la stoffa elettronica potrebbero essere la via del futuro, ma per arrivarci il cablaggio deve essere robusto, flessibile ed efficiente.

Nanotubi di nitruro di boro (BNNT), studiato dai fisici della Michigan Technological University, racchiudere catene atomiche di tellurio come una cannuccia, che potrebbe essere controllabile dalla luce e dalla pressione. In collaborazione con ricercatori della Purdue University, Washington University e Università del Texas a Dallas, il team ha pubblicato i risultati in Elettronica della natura questa settimana.

Con la crescita della domanda di dispositivi più piccoli e più veloci, scienziati e ingegneri si rivolgono a materiali con proprietà in grado di fornire risultati quando quelli esistenti perdono la loro forza o non possono restringersi abbastanza.

Per la tecnologia indossabile, panni elettronici o dispositivi estremamente sottili che possono essere adagiati sulla superficie delle tazze, tavoli, tute spaziali e altri materiali, i ricercatori hanno iniziato a mettere a punto le strutture atomiche dei nanomateriali. I materiali che testano devono piegarsi quando una persona si muove, ma non impazzire o schioccare, oltre a resistere a temperature diverse e fornire ancora abbastanza energia per eseguire le funzioni software che gli utenti si aspettano dai loro desktop e telefoni. Non siamo ancora lì con la tecnologia esistente o preliminare.

Come implica il "tubo" della loro nanostruttura, I BNNT sono vuoti nel mezzo. Sono altamente isolanti e resistenti e flessibili come una ginnasta olimpica. Ciò li ha resi un buon candidato da abbinare a un altro materiale con grandi promesse elettriche:il tellurio. Infilato in catene spesse come un atomo, che sono nanofili molto sottili, e infilato attraverso il centro cavo dei BNNT, le catene atomiche di tellurio diventano un minuscolo filo con un'immensa capacità di trasporto di corrente.

"Senza questa giacca isolante, non saremmo in grado di isolare i segnali dalle catene atomiche. Ora abbiamo la possibilità di rivedere il loro comportamento quantistico, " Yap ha detto. "È la prima volta che qualcuno ha creato una cosiddetta catena atomica incapsulata in cui è possibile misurarli effettivamente. La nostra prossima sfida è rendere i nanotubi di nitruro di boro ancora più piccoli".

Un nanofilo nudo è una specie di mina vagante. Controllare il suo comportamento elettrico, o anche solo capirlo, è difficile nella migliore delle ipotesi quando è in contatto sfrenato con elettroni volanti. Nanofili di tellurio, che è un metalloide simile al selenio e allo zolfo, si prevede che riveli proprietà fisiche ed elettroniche diverse rispetto al tellurio sfuso. I ricercatori avevano solo bisogno di un modo per isolarlo, che i BNNT ora forniscono.

"Questo materiale di tellurio è davvero unico. Costruisce un transistor funzionale con il potenziale per essere il più piccolo al mondo, " disse Peide Ye, il ricercatore capo della Purdue University, spiegando che il team è stato sorpreso di scoprire attraverso la microscopia elettronica a trasmissione presso l'Università del Texas a Dallas che gli atomi in queste catene unidimensionali si muovono. "Gli atomi di silicio sembrano diritti, ma questi atomi di tellurio sono come un serpente. Questo è un tipo di struttura molto originale".

I nanofili di tellurio-BNNT hanno creato transistor ad effetto di campo larghi solo 2 nanometri; gli attuali transistor al silicio sul mercato hanno una larghezza compresa tra 10 e 20 nanometri. La capacità di trasporto di corrente dei nuovi nanofili ha raggiunto 1,5x10^8 cm2, che batte anche la maggior parte dei nanofili semiconduttori. Una volta incapsulato, il team ha valutato il numero di catene atomiche di tellurio contenute nel nanotubo e ha esaminato fasci singoli e tripli disposti secondo uno schema esagonale.

Inoltre, i nanofili pieni di tellurio sono sensibili alla luce e alla pressione, un altro aspetto promettente per l'elettronica futura. Il team ha anche racchiuso i nanofili di tellurio in nanotubi di carbonio, ma le loro proprietà non sono misurabili a causa della natura conduttiva o semiconduttiva del carbonio.

Mentre i nanofili di tellurio sono stati catturati all'interno dei BNNT, come una lucciola in un barattolo, gran parte del mistero rimane. Prima che le persone inizino a sfoggiare magliette al tellurio e stivali allacciati BNNT, la natura di queste catene atomiche deve essere caratterizzata prima che il suo pieno potenziale per la tecnologia indossabile e il tessuto elettronico possa essere realizzato.