Los nanotubos. Hecho por: Irene Marín Sánchez y Cristina Martín Zamora. Materiales novedosos:

Introducción. ● A lo largo de la historia de la humanidad ha habido grandes revoluciones científicas y tecnológicas que han cambiado el curso de la historia y nuestros hábitos. ● Con el desarrollo de este trabajo se quiere dar una gran visión de la cantidad de innovaciones, y dispositivos electrónicos que esperamos para las próximas años. ● Pasaremos de la microelectrónica a la nanoelectrónica, donde la velocidad de procesamiento y el tamaño de los dispositivos disminuirá considerablemente.

¿Qué son los nanotubos? ● Son estructuras tubulares cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono. ● Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna.

● Estos tubos, conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando un canuto, se denominan nanotubos monocapa o de pared simple. Existen, también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, y de diámetros crecientes desde el centro a la periferia. Estos son los nanotubos multicapa.

Propiedades. ● Propiedades eléctricas: ➢ Pueden comportarse, como un material semiconductor hasta presentar, en algunos casos, superconductividad. ➢ Este amplio margen de conductividades viene dado en función de su diámetro, torsión y el número de capas de su composición. ➢ Así, por ejemplo, existen nanotubos rectos en los que las disposiciones hexagonales, en las partes extremas del tubo, son siempre paralelas al eje. Esta distribución, en función del diámetro, permite que dos tercios de los nanotubos no quirales sean conductores y el resto semiconductores.

➢ En el caso de los nanotubos quirales, su estructura dificulta el paso de los electrones a los estados o bandas de conducción, por lo que, tan sólo un tercio de los nanotubos presenta conducción apreciable. ➢ En cuanto a la capacidad para transportar corriente, se sabe que puede llegar a cantidades de, aproximadamente, mil millones de A/cm2, mientras que los alambres de cobre convencionales se funden al llegar a densidades de corriente del orden del millón de A/cm2. ➢ Conviene precisar que todas estas propiedades no dependen del largo del tubo, a diferencia de lo que ocurre en los cables de uso cotidiano.

● Propiedades mecánicas: ➢ Son la fibra más resistente que se puede fabricar hoy día. ➢ Son capaces de deformarse notablemente y de mantenerse en un régimen elástico. ➢ El módulo de Young de los nanotubos podría llegar a oscilar entre 1,3 y 1,8 terapascales, y hasta la fecha sólo se había podido obtener hasta los 0,8 Tpa. ➢ Estas propiedades podrían mejorarse: con los nanotubos de pared simple uniendo varios en haces o cuerdas. De esta forma, aunque se rompiese un nanotubo, como se comportan como unidades independientes, la fractura no se propagaría a los otros colindantes. ➢ Los nanotubos son 100 veces más resistentes que el acero, y 6 veces más ligeros. ➢ Un cable de 1 cm² de grosor formado por nanotubos podría aguantar un peso de unas toneladas. Por comparación, un cable equivalente del mejor acero conocido puede soportar 20 toneladas.

● Propiedades térmicas: ➢ Algunos modelos predicen que la conductividad térmica de los nanotubos puede llegar a ser tan alta como W/mK a temperatura ambiente (téngase en cuenta, por comparar con otra forma alotrópica del carbono, que el diamante casi puro transmite W/mK). ➢ Asimismo son enormemente estables térmicamente, siendo aún estables a °C en el vacío y a 750 °C en el aire (mientras que los alambres metálicos en microchip se funden entre 600 y °C). ➢ Las propiedades de los nanotubos pueden modificarse encapsulando metales en su interior, o incluso gases. En este sentido, serían unos extraordinarios almacenes de hidrógeno. Como se sabe, uno de los principales problemas técnicos para el desarrollo de las pilas de combustible es el almacenaje de este elemento.

Aplicaciones. Son materiales únicos con propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, térmicas y químicas excepcionales que los hacen aptos para mejorar numerosos productos ya existentes e incluso para generar otros nuevos. Los nanotubos de carbono se presentan como una interesante alternativa para los fabricantes de multitud de productos que pretendan innovar, ya que prometen conseguir prestaciones inimaginables hasta ahora y revolucionar el mercado cuando irrumpan en él. Ejemplos: como emisores de campo, los sensores biológicos y químicos para detectar sustancias contaminantes, la administración de fármacos o las pilas de combustible son sólo algunas de ellas.

Bibliografía. ● ● ● tm tm ●