2 de junio de 2020
18 de marzo de 2014

Circuitos de nanotubos de carbono más flexibles y eficientes

Circuitos de nanotubos de carbono más flexibles y eficientes
BAO LAB, STANFORD UNIVERSITY

MADRID, 18 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Expertos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Stanford, en Palo Alto, California, Estados Unidos, han inventado un proceso para moldear los filamentos de carbono con un aditivo con el fin de mejorar su rendimiento electrónico, allanando el camino para dispositivos digitales flexibles, según informan en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

   "Es la primera vez que se diseñan unos circuitos de nanotubos de carbono [CNT] flexibles que tienen tanto alta inmunidad al ruido eléctrico como bajo consumo de energía", destaca una de las creadoras, la doctora Zhenan Bao, profesor de Ingeniería Química en Stanford.

   La mayoría de los chips de silicio se basan en un tipo de diseño de circuito que les permite funcionar sin problemas incluso cuando el dispositivo experimenta fluctuaciones de energía, pero es mucho más difícil hacerlo con los circuitos de CNT. Por eso, este equipo ha desarrollado un proceso para crear chips flexibles que puedan tolerar las fluctuaciones de energía de la misma forma que los circuitos de silicio.

   En principio, los nanotubos de carbono deben ser ideales para la fabricación de circuitos electrónicos flexibles porque tienen fuerza física para soportar la flexión y la conductividad eléctrica para realizar cualquier tarea electrónica. Pero hasta este reciente trabajo del equipo de Stanford, los circuitos flexibles CNT no tenían la fiabilidad ni la eficacia de los chips de silicio rígidos.

   Con el tiempo, los ingenieros han descubierto que la electricidad puede viajar a través de los semiconductores de dos maneras diferentes: puede saltar de un agujero positivo a un agujero positivo o ser capaz de pasar a través de un montón de electrónica negativa. El primer tipo de semiconductor se denomina de tipo P y el segundo se llama de tipo N.

   Estos expertos descubrieron que los circuitos basados en una combinación de transistores de tipo P y de tipo N, llamados complementarios, funcionan de forma fiable, incluso cuando se producen fluctuaciones de energía y también consumen mucha menos energía.

   Durante los últimos 50 años, los ingenieros se han convertido en especialistas en la creación de esta mezcla ideal de vías de conducción al cambiar la estructura atómica de silicio mediante la adición de pequeñas cantidades de sustancias útiles, un proceso llamado "dopaje", que es conceptualmente similar a lo que nuestros antepasados hicieron hace miles de años cuando mezclaron estaño en cobre fundido para crear bronce.

   El desafío al que se enfrentó el equipo de Stanford fue que los nanotubos de carbono son semiconductores de tipo P predominantemente y no había manera fácil de "dopar" estos filamentos de carbono para agregar características de tipo N. Estos expertos superaron este reto al tratar a los CNT con un "dopante" químico que desarrollaron llamado DMBI y usaron una impresora de inyección de tinta para colocar esta sustancia en los lugares precisos en el circuito.

   Se trata de la primera vez que se ha "dopado" un circuito CNT programable para crear una mezcla PN que pueda funcionar de forma fiable a pesar de las fluctuaciones de energía y con bajo consumo energético. El proceso de Stanford también tiene alguna potencial aplicación de los nanotubos de carbono rígidos.

   Aunque queda mucho por hacer para que los CNT se comercialicen, Bao cree que estos filamentos de carbono son el futuro de la electrónica flexible, ya que son lo suficientemente fuertes como para doblarse y estirarse, al mismo tiempo que son capaces de ofrecer un rendimiento más rápido que los circuitos de plástico. "Los CNT ofrecen los mejores atributos físicos y electrónicos a largo plazo", afirma este experto.

Para leer más