Un proceso mejorado para fabricar grandes cantidades de nanotubos de carbono metálicos puros podría ser la clave para poner al día la red eléctrica con líneas de transmisión más eficaces.

Investigadores de la Universidad Rice, en Houston, planean producir una gran cantidad de este material para finales de este verano. Usarán estos nanotubos para hacer fibras largas con gran capacidad de conducción que pueden servir para crear líneas de transmisión eléctricas más eficaces.

Existen unas cuantas clases de nanotubos de carbono, cada una de ellas con propiedades ligeramente distintas y distintos usos potenciales. Desgraciadamente, los métodos de fabricación existentes en la actualidad dan como resultado una mezcla de distintos nanotubos, con dimensiones variadas y propiedades eléctricas completamente distintas de unos a otros. Los nanotubos semiconductores puros, que serán útiles para los circuitos integrados en el futuro, se mezclan con nanotubos metálicos que podrían utilizarse para hacer cables muy conductores. Así pues, los nanotubos deben separarse por tipo, un proceso lento y caro, según Andrew Barron, profesor de química y ciencia de los materiales en Rice.

“Hay un subgrupo de nanotubos que son los mejores materiales conductores que existen, que no pierden energía con el calor”, afirma Barron.

Barron forma parte de un grupo de Rice que quiere hacer algo muy grande con este tipo de nanotubos: kilómetros y kilómetros de líneas eléctricas de transmisión de alta conductividad para crear una red eléctrica más eficaz, algo cada vez más importante con el uso cada vez mayor de energías renovables. Este objetivo forma parte de la visión del difunto profesor de la universidad de Rice, Richard Smalley, premio Nobel de Química por su codescubrimiento de los fullerenos, un nuevo tipo de estructura de carbono. Los investigadores de Rice han fabricado largas fibras de nanotubo de carbono puro, pero como trabajaban con muestras impuras, estas fibras no son tan conductoras como podrían ser.

Ahora Barron y sus colegas han mejorado el método para hacer nanotubos puros que ellos mismos desarrollaron por primera vez en 2006. Se denomina “amplificación” y debería acabar por permitirles convertir un nanogramo de nanotubos de carbono puros en un gramo, después en un kilogramo y finalmente en una tonelada. Empiezan por separar una pequeña cantidad de nanotubos metálicos puros de  una mezcla y enganchan un catalizador a la punta de cada tubo. Luego colocan los nanotubos en una cámara presurizada de temperatura controlada e introducen una mezcla de gases. Bajo estas condiciones, los nanotubos doblan su tamaño, creciendo desde el catalizador en la punta. El nanotubo existente sirve como plantilla para dictar el diámetro, estructura y propiedades de la longitud extra del nanotubo. Entonces los nanotubos se cortan y el proceso se repite.

Barron y sus colegas hicieron una primera demostración de la amplificación hace unos años, pero no era muy eficaz. En un artículo publicado online en el mes de julio en la revista Nano Letters, describieron una combinación de los catalizadores y condiciones de crecimiento adecuados para asegurarse de que cada nanotubo se amplifique. Antes habían supuesto que estas condiciones debían ser idénticas a las que se usaron para hacer la primera tanda de nanotubos, pero no funcionó demasiado bien. Barron asegura que ahora han encontrado las condiciones correctas para que la amplificación funcione.

Los investigadores de Rice están usando el proceso de amplificación para acumular una cantidad suficiente de nanotubos metálicos puros para poder hacer una fibra del tipo que se usa en las líneas de transmisión eléctricas. Ya habían creado fibras de nanotubo largas y conductoras en el pasado usando un proceso de hilado desarrollado también en Rice, pero había que usar nanotubos impuros para conseguir material lo suficientemente largo.

Aaron Franklin, investigador del Watson Research Center de IBM afirma que el nuevo estudio probablemente no “revele el secreto clave para conseguir grandes cantidades de tubos metálicos”. El proceso de amplificación aún no produce grandes cantidades del material, señala Franklin.

Mientras el grupo de Rice sigue trabajando sobre la amplificación, otros investigadores exploran formas alternativas de fabricar nanotubos puros en grandes cantidades. Mark Hersam, profesor de química en la Universidad Northwestern ha desarrollado lo que ahora es uno de los métodos de separación más habituales. Fundó una empresa llamada NanoIntegris para vender nanotubos puros. Según cuenta, aumentar la producción es “básicamente un ejercicio de optimización industrial”.