Nanotubos de carbono podem ser usados ​​para fazer dispositivos eletrônicos muito pequenos, mas são difíceis de manusear. Cientistas da Universidade de Groningen, junto com colegas da Universidade de Wuppertal e IBM Zurique, desenvolveram um método para selecionar nanotubos semicondutores de uma solução e torná-los automontáveis ​​em um circuito de eletrodos de ouro. Os resultados foram publicados na revista Materiais avançados em 5 de abril.

Os resultados parecem extremamente simples:um transistor montado automaticamente com quase 100 por cento de pureza e mobilidade de elétrons muito alta. Mas demorou dez anos para chegar lá. A professora de fotofísica e optoeletrônica da Universidade de Groningen, Maria Antonietta Loi, projetou polímeros que se enrolam em nanotubos de carbono específicos em uma solução de tubos mistos. As cadeias laterais de tiol no polímero ligam os tubos aos eletrodos de ouro, criando o transistor resultante.

Patente

'Em nosso trabalho anterior, aprendemos muito sobre como os polímeros se ligam a nanotubos de carbono específicos ', Loi explica. Esses nanotubos podem ser descritos como uma folha enrolada de grafeno, a forma bidimensional do carbono. 'Dependendo da forma como as folhas são enroladas, eles têm propriedades que variam de semicondutor a semimetálico e metálico. ' Apenas os tubos semicondutores podem ser usados ​​para fabricar transistores, mas o processo de produção sempre resulta em uma mistura.

'Tivemos a ideia de usar polímeros com cadeias laterais de tiol há algum tempo', disse Loi. A ideia era que, à medida que o enxofre se liga aos metais, ele irá direcionar nanotubos envoltos em polímero para eletrodos de ouro. Enquanto Loi estava trabalhando no problema, A IBM até patenteou o conceito. 'Mas havia um grande problema no trabalho da IBM:os polímeros com tióis também se ligavam a nanotubos metálicos e os incluíam nos transistores, que os arruinou. '

Solução

A solução de Loi foi reduzir o conteúdo de tiol dos polímeros, com a ajuda de químicos de polímeros da Universidade de Wuppertal. 'O que mostramos agora é que este conceito de montagem de baixo para cima funciona:usando polímeros com baixa concentração de tióis, podemos trazer nanotubos semicondutores seletivamente de uma solução para um circuito. ' A ligação enxofre-ouro é forte, então os nanotubos estão firmemente fixados:o suficiente até para ficar lá após a sonicação do transistor em solventes orgânicos.

O processo de produção é simples:os padrões metálicos são depositados em um transportador, que é então mergulhado em uma solução de nanotubos de carbono. Os eletrodos são espaçados para atingir o alinhamento adequado:'Os tubos têm cerca de 500 nanômetros de comprimento, e colocamos os eletrodos para os transistores em intervalos de 300 nanômetros. O próximo transistor está a mais de 500 nanômetros de distância. ' O espaçamento limita a densidade dos transistores, mas Loi está confiante de que isso poderia ser aumentado com uma engenharia inteligente.

'Nos últimos anos, criamos uma biblioteca de polímeros que selecionam nanotubos semicondutores e desenvolvemos um melhor entendimento de como a estrutura e composição dos polímeros influenciam quais nanotubos de carbono eles selecionam ', disse Loi. O resultado é um método de produção barato e escalonável para a eletrônica de nanotubos. Então, qual é o futuro desta tecnologia? Loi:'É difícil prever se a indústria desenvolverá essa ideia, mas estamos trabalhando em melhorias, e isso acabará por aproximar a ideia do mercado. '