p (Phys.org) - Usando um novo método, pesquisadores agora podem cultivar semicondutores de nanotubos de carbono de estruturas predefinidas, o que pode abrir caminho para que o carbono seja usado na eletrônica do futuro. p O coração da indústria de computadores é conhecido como "Vale do Silício" por uma razão. Os chips de computador de circuito integrado são feitos de silício desde a infância da computação na década de 1960. Agora, graças a uma equipe de pesquisadores da USC, nanotubos de carbono podem surgir como um candidato ao trono do silício.

p Cientistas e especialistas da indústria há muito especulam que os transistores de nanotubos de carbono um dia substituiriam seus antecessores de silício. Em 1998, A Universidade Delft construiu os primeiros transistores de nanotubos de carbono do mundo - os nanotubos de carbono têm o potencial de ser muito menores, mais rápido, e consomem menos energia do que os transistores de silício.

p Um dos principais motivos pelos quais os nanotubos de carbono não estão em seu computador agora é que eles são difíceis de fabricar de uma forma previsível. Os cientistas tiveram dificuldade em controlar a fabricação de nanotubos com o diâmetro correto, tipo e, em última análise, quiralidade, fatores que controlam as propriedades elétricas e mecânicas dos nanotubos.

p Pense em quiralidade assim:se você pegasse uma folha de papel de caderno e enrolasse em um tubo, teria uma certa quiralidade. Se você enrolou a mesma folha em um ângulo, teria uma quiralidade diferente. Neste exemplo, o papel do caderno representa uma folha de átomos de carbono entrelaçados que são enrolados para criar um nanotubo.

p Uma equipe liderada pelo professor Chongwu Zhou da Escola de Engenharia USC Viterbi e Ming Zheng do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia de Maryland resolveram o problema inventando um sistema que produz nanotubos de carbono de um diâmetro e quiralidade previsíveis.

p Zhou trabalhou com os membros de seu grupo Jia Liu, Chuan Wang, Bilu Liu, Liang Chen, e Ming Zheng e Xiaomin Tu, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia de Maryland.

p "Controlar a quiralidade dos nanotubos de carbono tem sido um sonho para muitos pesquisadores. Agora o sonho se tornou realidade." disse Zhou. A equipe já patenteou sua inovação, e sua pesquisa será publicada em 13 de novembro em Nature Communications .

p Nanotubos de carbono são normalmente cultivados usando um sistema de deposição de vapor químico (CVD) em que um gás químico é bombeado para uma câmara contendo substratos com nanopartículas de catalisador de metal, em que os nanotubos crescem. Em geral, acredita-se que os diâmetros dos nanotubos são determinados pelo tamanho das nanopartículas de metal catalítico. Contudo, tentativas de controlar os catalisadores na esperança de alcançar o crescimento de nanotubos controlado por quiralidade não tiveram sucesso.

p A inovação da equipe USC foi descartar o catalisador e, em vez disso, plantar pedaços de nanotubos de carbono que foram separados e pré-selecionados com base na quiralidade, usando uma técnica de separação de nanotubos desenvolvida e aperfeiçoada por Zheng e seus colegas de trabalho no NIST. Usando essas peças como sementes, a equipe usou a deposição de vapor químico para estender as sementes para obter nanotubos muito mais longos, que mostraram ter a mesma quiralidade das sementes.

p O processo é conhecido como "clonagem de nanotubos". Os próximos passos da pesquisa serão estudar cuidadosamente o mecanismo de crescimento do nanotubo neste sistema, para aumentar o processo de clonagem para obter grandes quantidades de nanotubos controlados por quiralidade, e usar esses nanotubos para aplicações eletrônicas