Nanoseries 4/5: ¿Dondé usamos nanotubos de carbono?
Los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison pueden haber desbloqueado el mayor desarrollo en nanotecnología en más de dos décadas y, naturalmente, afectará su teléfono inteligente.
Los investigadores descubrieron en una prueba reciente que el modelo más nuevo de transistores de nanotubos de carbono tenía una corriente 1.9 veces más alta que los transistores de silicio tradicionales. En su máximo potencial, los transistores de nanotubos podrían funcionar hasta cinco veces mejor que los transistores de silicio.
"Este avance en el rendimiento del transistor de nanotubos de carbono es un avance crítico hacia la explotación de los nanotubos de carbono en lógica, comunicaciones de alta velocidad y otras tecnologías de electrónica de semiconductores", anunció el investigador principal, el Dr. Michael Arnold en un comunicado de prensa.
Espera, pero ¿qué son los nanotubos de carbono? Simplemente, son cilindros hechos completamente de átomos de carbono. Tienen la mayor relación resistencia / peso de cualquier material conocido que, en combinación con su estructura flexible y similar a un resorte, los convierte en una codiciada alternativa al silicio utilizado en la mayoría de los transistores de computadora. Descubierta por primera vez en 1991, las estructuras pequeñas tienen un gran impacto, con una resistencia de onza por onza que es 117 veces más fuerte que el acero.
Si bien se discuten en gran medida en términos de potencial comercial, los investigadores de la NASA han experimentado con el uso de nanotubos de carbono para construir aviones espaciales más ligeros y los investigadores también informan sobre el potencial en el uso militar e industrial. Otras investigaciones han demostrado que las pantallas basadas en nanotubos de carbono son casi 100 veces más resistentes que las pantallas táctiles ITO (óxido de estaño e indio).
En 2014, IBM informó que estaban desarrollando chips CNT que estarían listos para su uso comercial para 2020. Sin embargo, Wilfried Haensch, quien lidera la investigación de nanotubos de IBM, informó en ese momento que la compañía todavía estaba luchando por descubrir cómo reducir el óxido. de la batería sin que la batería tenga fugas.
No se discute que los transistores de nanotubos de carbono son teóricamente mucho más rápidos que los transistores de silicio, pero hasta hace poco, eliminar las impurezas en ellos también presentaba un desafío para los investigadores. Cuando se cultivan nanotubos de carbono, solo dos tercios se convierten en la variedad semiconductora necesaria para los transistores. El laboratorio de Arnold pudo crear condiciones en las que casi el 99.9 por ciento de los tubos eran semiconductores.
Las mejoras en la tecnología de nanotubos de carbono han sido rápidas en los últimos años, pero persisten los desafíos sobre cómo utilizar realmente la tecnología.
"Hay más que resolver", dice Arnold Inverso. "Hemos hecho transistores ahora que son más conductores que las transiciones de silicio, pero uno de los siguientes pasos es hacer que sea un proceso más uniforme. La productividad del canal de cada transistor puede variar entre los transistores ".
Hasta el momento, solo han probado los transistores mejorados en una "escala pulgada por pulgada", apenas lo suficiente para determinar si están listos para usar en una CPU que podría requerir cientos de transistores para funcionar.
Arnold le dice Inverso ese 2020 puede ser “una línea de tiempo muy agresiva” para una computadora de nanotubos en toda regla, pero el uso de la tecnología en una escala más pequeña podría tener un impacto más inmediato.
Debido a que los nanotubos son tan flexibles, también ofrecen una alternativa prometedora al silicio para el futuro de la electrónica portátil.
"Otra aplicación realmente prometedora es hacer amplificadores de frecuencia de radio de muy alta velocidad para comunicaciones celulares y comunicaciones inalámbricas", dice Arnold, cuyo laboratorio se centrará a continuación en el uso de nanotubos de carbono en la tecnología de las comunicaciones.
Los transistores de nanotubos de carbono se pueden utilizar para ofrecer la misma cantidad de ancho de banda a menor potencia o mayor ancho de banda para la misma cantidad de potencia.
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