Los nanotubos de carbono son prometedores como material para elaborar componentes electrónicos delgados y flexibles como visualizadores y células solares. Pero un obstáculo para usarlos para hacer transistores ha sido lograr la combinación correcta de las propiedades eléctricas de los nanotubos. Ahora, un método de procesamiento químico simple, desarrollado por los investigadores en la Cornell University y DuPont, supera este obstáculo y provee de un camino hacia tintas electrónicas comercialmente viables a bajo costo.

Se puede concebir a los nanotubos de carbono como planchas de grafito enrolladas de distintas maneras para formar tubos. Dependiendo de cómo se los pliegue, los nanotubos tendrán propiedades metálicas o semiconductoras, comenta la física Graciela Blanchet, una socia investigadora en DuPont. Las combinaciones de nanotubos generalmente se hacen con dos tercios de semiconductores por un tercio de metálicos. Los nanotubos metálicos proveen de un sendero conductor que causa una fuga en el circuito, “como poner un cable entre dos electrodos en un transistor”, comenta Blanchet. “No puedes apagarlo, y es necesario poder desconectar el transistor”.

Los investigadores disponen de distintos métodos para lidiar con este problema. Los nanotubos metálicos y los semiconductores pueden separarse basándose en su quiralidad, que consiste en la sutiliza de cómo se unen sus átomos de carbono. “A escala de laboratorio fue exitoso, pero no a escala industrial”, dice Michael Strano, un profesor adjunto de ingeniería química en el MIT. Algunos investigadores depositan una mezcla de nanotubos de carbono sobre una película delgada y se deshacen de los metálicos aplicando una corriente alta, otro proceso que también es difícil de ampliar a escala y controlar. Otro método consiste en tratar la superficie químicamente para que los nanotubos semiconductores se depositen de forma preferencial, comenta Zhenan Bao, un profesor adjunto de ingeniería química en la Stanford University.

El equipo de Cornell y Dupont provocaron reacciones en los nanotubos de carbono mediante tetrafluoroetileno, una sustancia química barata. El agregado de moléculas de flúor a los nanotubos metálicos, o destruye su conductividad o los convierte en nanotubos semiconductores. La semana pasada, en la publicación Science, el método fue descrito por Blanchet junto con el científico de materiales George Malliaras y sus colegas.

“Este método parece ser bastante prometedor. Creo que es un trabajo muy importante ya que es un gran desafío deshacerse de los nanotubos metálicos para hacer transistores de alto rendimiento”, agrega Bao. “Es un método completamente diferente y consiguió muy buenos resultados”.

Blanchet dice que otros grupos trataron de modificar a los nanotubos químicamente, pero las propiedades eléctricas se degradaron, y los materiales se volvieron inestables. “De alguna manera, tuvimos mucha suerte. Comenzamos a realizar la funcionalización muy lentamente, así que rastreábamos simultáneamente las propiedades eléctricas. Encontramos un entorno en el cual funcionó”, concluye Blanchet.

Ella y sus colegas también demostraron que la tinta electrónica podría hacerse con nanotubos semiconductores. Dispersaron los nanotubos en un solvente de diclorobenceno y los usaron para estampar transistores que funcionan.