Nanotubos para crear material parecido al vidrio

Los nanotubos de carbono son un material prometedor para numerosas aplicaciones de alta tecnología debido a sus excepcionales propiedades mecánicas, térmicas, químicas ópticas y eléctricas. Ahora, según un artículo publicado esta semana en nanowerk.com, investigadores de la Universidad Northwestern han utilizado nanotubos metálicos para fabricar unas películas delgadas semitransparentes, altamente conductoras, flexibles y de distintos colores con una apariencia similar al vidrio teñido. Estos resultados, publicados en línea en la revista Nano Letters, podrían dar lugar a mejoras en productos de alta tecnología, como células solares y monitores de pantalla plana. 

Las diversas y ejemplares propiedades de los nanotubos de carbono han inspirado una amplia gama de aplicaciones, incluidos transistores, puertas lógicas, conectores, láminas conductoras, fuentes de emisión de campo, emisores de infrarrojos, biosensores, sondas de escáneres, dispositivos nanomecánicos, refuerzos mecánicos, elementos de almacenaje de hidrógeno y soportes catalíticos.

Entre estas aplicaciones, las láminas conductoras transparentes basadas en nanotubos de carbono han atraído mucha atención últimamente. Los conductores transparentes son materiales ópticamente transparentes y eléctricamente conductores. Estos materiales se utilizan con frecuencia como electrodos en monitores de pantalla plana, pantallas táctiles, iluminación de estado sólido y células solares. Con el aumento en la demanda de dispositivos energéticamente eficaces y fuentes de energía alternativas, también está aumentando rápidamente la demanda de láminas conductoras transparentes. 

Actualmente, el óxido de estaño indio es el material dominante para las aplicaciones conductoras transparentes. Sin embargo, la relativa escasez de indio unida a la creciente demanda incrementado considerablemente los costes en los últimos cinco años. Además de este problema económico, el óxido de estaño indio tiene una optimización óptica limitada y una pobre flexibilidad mecánica, lo que dificulta su utilización en algunas aplicaciones como los diodos emisores de luz orgánica (OLED) y dispositivos fotovoltaicos orgánicos. 

El equipo de Northwestern ha dado un paso importante hacia la identificación de un conductor transparente alternativo. Utilizando una técnica conocida como ultracentrifugación en gradiente de densidad, los investigadores han producido nanotubos de carbono con propiedades ópticas y eléctricas uniformes. Las películas delgadas formadas a partir de estos nanotubos de carbono de elevada pureza presentan una conductividad hasta 10 veces mejor en comparación con los materiales de nanotubos de carbono existentes anteriormente. 

Además, la ultracentrifugación en densidad de gradiente permite ordenar los nanotubos según sus propiedades ópticas, lo que posibilita la formación de láminas conductoras semitransparentes de un color dado. Las láminas obtenidas tienen, por tanto, aspecto de vidrio teñido, pero a diferencia de este, estas finas láminas de nanotubos de carbono poseen una conductividad eléctrica y una flexibilidad mecánica elevadas. Esta última propiedad resuelve una de las principales limitaciones del óxido de estaño indio en aplicaciones fotovoltaicas y electrónicas flexibles.