El mundo átomo de tamaño de los nanotubos de carbono representa una gran promesa para un futuro exigente componentes más pequeños y más rápidos electrónico. Los nanotubos son más fuertes que el acero y más pequeño que cualquier elemento de la electrónica a base de silicio - el componente ubicuo de los dispositivos eléctricos de hoy en día - y tienen una mejor conductividad, lo que significa que potencialmente puede procesar la información más rápido utilizando menos energía.
El reto ha sido encontrar la manera de incorporar todos esos grandes propiedades en los dispositivos electrónicos útiles. Un nuevo descubrimiento por cuatro científicos de la Universidad de California, Riverside nos ha acercado a la meta. Ellos descubrieron que mediante la adición de líquido iónico, un tipo de sal líquida, que puede modificar la transparencia óptica de las películas de nanotubos de carbono de una sola pared en un patrón controlado.
"Fue un descubrimiento, no es algo que estábamos buscando", dijo Robert Haddon, director de la Universidad de California Riverside Centro de Nanotecnología e Ingeniería . Los científicos Feihu Wang, Mikhail Itkis y Elena Bekyarova estaban buscando maneras de mejorar el comportamiento eléctrico de los nanotubos de carbono, y como parte de su investigación también analizaron si podían modular la transparencia de las películas. Un artículo sobre sus descubrimientos fue publicado en línea en abril en Nature Photonics .
Los científicos pasaron algún tiempo tratando de afectar a las propiedades ópticas de las películas de nanotubos de carbono con un campo eléctrico, con poco éxito, dijo Itkis, científico investigador en el Centro de Nanotecnología e Ingeniería. "Sin embargo, cuando se aplicó una fina capa de un líquido iónico en la parte superior de la película de nanotubos nos dimos cuenta de que el cambio de la transparencia se amplifica 100 veces y que el cambio en la transparencia se produce en la proximidad de uno de los electrodos, así que empezamos a estudiar lo las causas de estos cambios drásticos y cómo crear transparencia en patrones controlados ".
Un líquido iónico contiene iones negativos y positivos que pueden interactuar con los nanotubos, que influyen dramáticamente su capacidad de almacenar una carga eléctrica. Que aumenta o disminuye su transparencia, similar a la forma en que los lentes se oscurecen en la luz solar. Al aprender cómo manipular la transparencia, los científicos pueden ser capaces de iniciar la incorporación de películas de nanotubos en productos que ahora se basan en componentes más lentas o más pesados, tales como óxido de metal.
Por ejemplo, el uso de películas de nanotubos engranados con una película de líquido iónico, los científicos podrían crear más rentable de Windows inteligentes, que se oscurecen cuando hace calor y se aclaran cuando hace frío.
"Inteligentes Windows son una nueva industria que se ha demostrado para ahorrar 50 por ciento de sus costos de energía", dijo Itkis. "En un día muy caluroso puede sombrear la ventana con sólo girar un interruptor, por lo que no tiene que utilizar la mayor cantidad de aire acondicionado. Y en un día de invierno, se puede hacer que una ventana sea más transparente para dejar entrar más luz. "
Los científicos todavía tienen que estudiar la viabilidad económica de utilizar película de nanotubos, pero Bekyarova dijo una posible ventaja sería que los nanotubos de carbono son ultra delgado, cerca de 1.000 veces más pequeño que una sola hebra de cabello, por lo que necesitarían muy poco para cubrir una gran área, como las ventanas de un edificio grande.
Itkis dichas películas de nanotubos también son muy prometedores en la construcción de instrumentos analíticos más ligeros y más compactos, como espectrómetros, que se utilizan para analizar las propiedades de la luz.
En esta aplicación, una película de nanotubos con una matriz de electrodos se puede utilizar como una rejilla de difracción eléctricamente configurable para un espectrómetro de infrarrojos, lo que permite la longitud de onda de la luz que va a escanear sin partes móviles.
Además, mediante el uso de electrodos direccionables, el patrón espacial de la transparencia inducida en la película de nanotubos puede ser modificado de una manera controlada y se utiliza como un medio de comunicación ópticos configurables eléctricamente para el almacenamiento y la transferencia de información a través de los patrones de luz.
Los nanotubos de carbono tienen un gran potencial, pero todavía hay mucho trabajo por hacer para que sean útiles en la electrónica y la optoelectrónica, dijo Haddon.
"El reto es aprovechar sus extraordinarias propiedades", dijo. "No van a estar disponibles en el Home Depot próxima semana, pero no hay progreso continuo en el campo."
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