As propriedades excepcionais de minúsculos cilindros moleculares conhecidos como nanotubos de carbono têm atormentado os pesquisadores por anos devido à possibilidade de que eles possam servir como sucessores do silício, estabelecendo a lógica para menores, dispositivos eletrônicos mais rápidos e baratos.

Em primeiro lugar, eles são minúsculos - na escala atômica e talvez perto do limite físico de quão pequeno você pode encolher um único interruptor eletrônico. Como o silício, eles podem ser semicondutores por natureza, um fato que é essencial para placas de circuito, e eles podem sofrer comutação elétrica rápida e altamente controlável.

Mas uma grande barreira para a construção de eletrônicos úteis com nanotubos de carbono sempre foi o fato de que, quando eles são dispostos em filmes, uma certa parte deles vai agir mais como metais do que semicondutores - uma falha implacável que suja o filme, curto o circuito e joga uma chave nas engrenagens de qualquer dispositivo eletrônico potencial.

Na verdade, de acordo com o professor John Rogers da University of Illinois-Urbana Champaign, a pureza deve exceder 99,999 por cento - o que significa até mesmo um tubo ruim em 100, 000 é o suficiente para matar um dispositivo eletrônico. "Se você tem pureza inferior a essa, " ele disse, "essa classe de materiais não funcionará para circuitos semicondutores."

Agora Rogers e uma equipe de pesquisadores mostraram como remover os nanotubos de carbono metálico de matrizes usando um sistema relativamente simples, procedimento escalonável que não requer equipamentos caros. O trabalho deles é descrito esta semana no Journal of Applied Physics .

O Caminho para a Purificação

Embora tenha sido um problema persistente nos últimos 10-15 anos, o desafio de uniformizar, arranjos alinhados de nanotubos de carbono embalados com boas densidades em filmes finos foram amplamente resolvidos por vários grupos diferentes de cientistas nos últimos anos, Rogers disse.

Restava apenas o segundo problema, que era encontrar uma maneira de purificar o material para garantir que nenhum dos tubos tivesse caráter metálico - um problema espinhoso que permanecera sem solução. Havia alguns métodos de purificação que eram fáceis de fazer, mas ficavam muito aquém do nível de purificação necessário para fazer componentes eletrônicos úteis. Abordagens muito recentes oferecem o nível certo de purificação, mas dependem de equipamentos caros, colocando o processo fora do alcance da maioria dos pesquisadores.

Conforme a equipe relata esta semana, eles foram capazes de depositar uma fina camada de material orgânico diretamente no topo de uma folha de nanotubos dispostos em contato com uma folha de metal. Eles então aplicaram corrente em toda a folha, o que permitiu que a corrente fluísse através dos nanotubos que eram condutores de metal, mas não a maior parte dos tubos, que eram semicondutores.

A corrente aqueceu os nanotubos de metal uma pequena quantidade - apenas o suficiente para criar um "fluxo capilar térmico" que abriu uma trincheira no revestimento orgânico acima deles. Desprotegido, os tubos metálicos podem então ser gravados usando um instrumento de bancada padrão, e então o acabamento orgânico pode ser removido. Isso deixou um wafer eletrônico revestido com nanotubos semicondutores livres de contaminantes metálicos, Rogers disse. Eles o testaram construindo matrizes de transistores, ele disse.

"Você acaba com um dispositivo que pode ligar e desligar conforme o esperado, com base no caráter puramente semicondutor, "Rogers disse.