Nanotubos

Objetivo.

El objetivo de este trabajo es mostrar una alternativa para enfrentar el problema que presentara el área informática al no poder contar en el futuro con computadores mas rápidos. Esto debido a que mientras mas velocidad tenga un procesador mas calor generara, y simplemente los métodos actuales de enfriamiento como ventiladores o cuartos especialmente acondicionados no servirán.

Por otra parte los materiales con los cuales están hechos los procesadores actuales no permitirán seguir reduciendo su tamaño físico, imposibilitando crear computadores mas pequeños.

Aquí es donde entran a jugar los llamados nanotubos los cuales al poder conducir el calor mas rápidamente que el silicio y al poseer un tamaño nanometrico abre la posibilidad de diseñar computadores mucho mas pequeños y poderosos.

Definición.

Esencialmente los Nanotubos de Carbono son estructuras de capas de grafito enrolladas sobre si mismas, en las cuales los átomos de carbono están dispuestos de forma hexagonal. Hay diferentes tipos de nanotubos: los SWNT (Single-Walled Carbon Nanotubes) o monocapa y los MWNT (Multi-Walled Carbon Nanotubes) o multicapa.

Estos presentan excelentes propiedades, tanto mecánicas, electrónicas, químicas y térmicas. Estas propiedades, se pueden variar cambiando el diámetro y el número de tubos concéntricos.

Desarrollo.

El grafito, es formado por átomos de carbono ordenados en un patrón hexagonal. Estas capas están ordenadas unas sobre otras y cada capa por si sola es muy estable, fuerte, y flexible. Sin embargo a pesar de ser tan estables por si misma, enlaza débilmente a las hojas vecinas.

Aunque las escamas individuales son muy fuertes y flexibles, el grafito usado por ejemplo en un lápiz, es débil. Esto dado que las capas pueden resbalar fácilmente entre si.

En las fibras del carbón, las capas individuales del grafito son mucho más grandes y forman un patrón largo, en forma de espiral . Estas fibras se pueden pegar con una resina sintética, formando un compuesto extremadamente fuerte, usado en aviones, raquetas, bicicletas, suspensiones de automóviles, etc.

Hay otra manera de arreglar estas hojas para que sean incluso más fuerte. Esto consiste en envolver de la parte posterior por encima de sí misma y ensamblar los bordes. Con esto se forma un tubo del grafito, es decir un nanotubo de carbón.

Estos nanotubos son las fibras más fuertes conocidas. Un solo nanotubo perfecto es cerca de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por unidad de peso.

Para convertir los nanotubos en materiales útiles es necesario eliminar sus defectos y los subproductos producidos durante su síntesis (carbono amorfo, grafito, fullerenos, nanopartículas metálicas que actúan como catalizadores, etc.) También es necesario controlar durante su síntesis la longitud, diámetro y número de tubos concéntricos

Características.

Los nanotubos tienen entre otras las siguientes características :

-. Elevada relación radio/longitud que permite un mejor control de las propiedades

unidireccionales de los materiales resultantes;

-. Electrónicamente pueden comportarse como metálico, semimetálico o aislante dependiendo de su diámetro y helicidad. Se ha demostrado su comportamiento electrónico-cuántico monodimensional. Recientes estudios sugieren que podrían ser utilizados en pantallas planas por su buena capacidad como emisores de electrones.

-. Elevada fuerza mecánica. Se ha comprobado que tienen mayor resistencia mecánica y mayor flexibilidad que las fibras de carbono por lo que se podrían utilizar en composites.

-. Sus propiedades pueden modificarse encapsulando metales en su interior llegándose a obtener nanocables eléctricos o magnéticos, o bien gases, pudiendo ser utilizados para el almacenamiento de hidrógeno o como sistema de separación

de gases.

métodos de producción.

-. Arco obtenidos :

Los nanotubos de carbón fueron descubiertos por primera vez en 1991, formados por una descarga eléctrica entre dos electrodos de grafito.

Los materiales evaporados desde un electrodo y depositado en el otro tienen forma de nanoparticula (60%) y nanotubos (40 %).

La purificación es alcanzada por la oxidación en el gas o en la fase liquida. Desafortunadamente, a pesar de la optimización, las producciones siguen siendo todavía bajas y el costo puede ser de 500 dólares por gramo, incluso antes de la purificación. Este proceso todavía proporciona la mayoría del material estudiado, como los tubos de alta cristalinidad

-. Obtención por láser :

Otro método para obtener nanotubos es mediante la ablación por láser, la cual fue demostrada en 1996 por el grupo de Smalley y ha incitado muchos interés. Se demostró que la síntesis se podría realizar en un tubo horizontal bajo el flujo de un gas inerte a presión controlada. En esta disposición el flujo del tubo es calentado a ~1200°C.

Los pulsos del láser entran en el tubo y atacan un blanco que consiste en una mezcla del grafito y un catalizador del metal como Co o Ni. El nanotubo se condensa de la vaporización del láser y se deposita en un colector fuera de la zona del horno .

-. Crecimiento catalítico :

Un alternativa a los métodos de obtención por arco y de a la ablación por láser es el crecimiento catalítico de nanotubos. Este método se basa en la descomposición de un gas de hidrocarburo sobre un metal de transición para posteriormente obtener nanotubos en un reactor de deposición química en fase de vapor (CVD).

Conclusión.

Como conclusión se puede decir que los nanotubos de carbón son una real posibilidad para poder seguir adelante en la fabricación de computadores cada vez mas poderosos y así seguir cumpliendo la ley de Moore la cual establece que la velocidad de los procesadores se duplica cada 18 meses.

Por otra parte la nanotecnologia y los nanotubos también servirá para muchas otras áreas como la medicina, telecomunicaciones, electrónica, etc.

Wabgrafia.

http://www.phys.ttu.edu/~tlmde/thesis/CARBON_NANOTUBES.html

http://www.geocities.com/edug2406/nano_trn.htm

http://www.research.ibm.com/nanoscience/mol__mec_.html

http://morgan.iia.unam.mx/usr/humanidades/161/COLUMNAS161/Murray.html

http://www.rediris.es/list/info/nanotubos.es.html

http://cnst.rice.edu/smalleygroup/Papers/VARENNA.htm