Mentre la miniaturizzazione della tecnologia continua, gli scienziati stanno cercando di ingegnerizzare i materiali a livello atomico. In Comunicazioni sulla natura , ricercatori del RIKEN Cluster for Pioneering Research e del RIKEN Center for Advanced Photonics, insieme a collaboratori, riportano una tecnica di trasferimento a secco per posizionare nanotubi di carbonio di qualità ottica in modo preciso e senza solventi.

I nanotubi di carbonio sono un tipo promettente di materiale con potenziali usi in applicazioni come diodi emettitori di luce, transistor a singolo elettrone, o come sorgenti di singoli fotoni. Sono essenzialmente tubi costituiti da grafene attorcigliati in modi specifici, e il modo in cui sono attorcigliati è fondamentale per produrre le proprietà desiderate. La creazione di dispositivi con le proprietà desiderate richiede una manipolazione precisa della posizione e dell'orientamento dei nanotubi, insieme a una proprietà nota come chiralità, che sostanzialmente descrive quanto è attorcigliato. È difficile manipolare le molecole con precisione, però, in quanto l'utilizzo di solventi o trattamenti ad alta temperatura lascia inevitabilmente i nanotubi sporchi, compromettendo le loro caratteristiche ottiche.

Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno cercato un modo per progettare i nanotubi senza utilizzare solventi. Hanno sperimentato con antracene, una sostanza chimica derivata dal petrolio, come materiale sacrificale. Essenzialmente, hanno raccolto il nanotubo su un'impalcatura di antracene per portarlo dove volevano, e poi usava il calore per sublimare l'antracene, lasciando il nanotubo in una condizione otticamente incontaminata. Hanno anche sviluppato un metodo per monitorare la fotoluminescenza dei nanotubi durante il trasferimento, assicurando che un nanotubo con le proprietà ottiche desiderate venga posizionato nella posizione corretta.

Il gruppo ha confermato che a seguito del trasferimento a secco, i restanti nanotubi hanno fotoluminescenza brillante, fino a 5, 000 volte più brillante della molecola originale, una qualità che li rende ideali per i dispositivi ottici. Inoltre, il gruppo è stato in grado di posizionare con precisione il nanotubo sopra un risonatore ottico di dimensioni nanometriche, migliorare le proprietà di emissione della luce.

Secondo Keigo Otsuka del RIKEN Cluster for Pioneering Research, il primo autore del saggio, "Crediamo che questa tecnologia possa contribuire non solo alla creazione di nanodispositivi da nanotubi di carbonio con le proprietà desiderate, ma anche alla costruzione di sistemi di ordine superiore che si basano sulla libera combinazione di materiali a strati atomici e altre nanostrutture".

"Oltre a questo, "dice Yuichiro Kato, il capogruppo, "questa tecnologia ha il potenziale per contribuire allo sviluppo di tecnologie definite atomicamente che vanno oltre la nanotecnologia, in cui materiali con strutture precise a livello atomico vengono utilizzati come mattoni per progettare e costruire funzioni diverse da quelle dei materiali esistenti".