211service.com
Circuitos de nanotubos
Una nueva investigación sugiere que las redes de nanotubos de carbono de pared simple impresos en plástico flexible funcionan bien como semiconductores en circuitos integrados. Investigadores del Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC) y Universidad de Purdue , cuyo trabajo aparece esta semana en Naturaleza , dicen que estas redes de nanotubos podrían reemplazar a los semiconductores orgánicos en aplicaciones como pantallas flexibles.
Rápido y flexible: Un circuito integrado en una delgada lámina de plástico incorpora transistores hechos de redes de nanotubos de carbono de pared simple. Las redes basadas en carbono rivalizan con el rendimiento del silicio monocristalino, pero se pueden imprimir fácilmente en el plástico a partir de la solución y tienen buenas propiedades mecánicas que son útiles para la electrónica flexible.
El desarrollo de la electrónica flexible se ha centrado recientemente en moléculas orgánicas porque, a diferencia del silicio, son compatibles con sustratos plásticos flexibles. La electrónica flexible tiene potencial en aplicaciones tales como periódicos electrónicos de bajo consumo o PDA que se enrollan en el tamaño y la forma de un bolígrafo. Sin embargo, el problema con los dispositivos orgánicos-electrónicos existentes es que no están bien desarrollados para una confiabilidad a largo plazo y funcionan mucho peor que el silicio, dice John A. Rogers, profesor de ingeniería en UIUC y coautor de la Naturaleza papel.
Las redes de nanotubos de carbono, por otro lado, combinan el rendimiento del silicio con la flexibilidad de las películas orgánicas sobre plástico. Rogers dice que la velocidad del dispositivo de nanotubos se compara favorablemente con la velocidad de los circuitos de silicio monocristalino de uso comercial. Los transistores también pueden cambiar entre estados de encendido y apagado en el rango de varios kilohercios, que es similar al rango de los utilizados para pantallas de cristal líquido y sensores de identificación por radiofrecuencia (RFID). Sin embargo, la relación de corriente de encendido y apagado de los nanotubos de carbono sigue siendo unos pocos órdenes de magnitud más baja que la de los transistores de silicio.
Los investigadores crearon las redes depositando nanotubos en plástico mediante métodos de impresión estándar, lo que podría conducir a una fabricación a gran escala y de bajo costo. Y los circuitos impresos pueden doblarse en un radio de unos cinco milímetros sin comprometer el rendimiento eléctrico del dispositivo. Este método es bueno para dispositivos electrónicos flexibles que deben imprimirse en un área grande, dice Ali Javey , profesor asistente de ingeniería eléctrica en la Universidad de California, Berkeley.
Usando una técnica llamada impresión por transferencia, los investigadores depositaron nanotubos de carbono alineados aleatoriamente en una hoja de plástico de 50 micrómetros de espesor, y luego electrodos de oro estampados y otros componentes del circuito sobre el sustrato. Debido a que aproximadamente un tercio de los nanotubos en cualquier red son metálicos, lo que puede provocar un cortocircuito en los transistores, los investigadores luego grabaron estrechas líneas paralelas a través de la red con litografía suave. Al cortar los nanotubos, pueden eliminar de manera efectiva la posibilidad de que una vía puramente metálica conecte dos electrodos mientras se preserva el rendimiento del dispositivo.
Aún quedan varios desafíos antes de que las redes de nanotubos estén listas para los productos reales. Los dispositivos deben fabricarse en los que el rendimiento de un dispositivo a otro no varíe; Deben fabricarse miles de millones de nanotubos individuales con alta pureza y las dimensiones adecuadas para un rendimiento óptimo. El proceso de impresión también necesita desarrollo, dice George Gruner , profesor de física en la Universidad de California, Los Ángeles. Gruner sugiere que los nanotubos podrían disolverse en tinta y luego imprimirse en plástico. Estos dispositivos tienen que ser baratos y desechables, especialmente para dispositivos como etiquetas RFID en envases de alimentos, agrega.
Los objetivos inmediatos del grupo de Rogers son trabajar para lograr una menor potencia y una mayor velocidad en los dispositivos. Queremos empujar los límites para ver hasta dónde podemos llegar, dice.