Nanotubos de carbono más limpios

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, han desarrollado una nueva tecnología para fabricar dispositivos de nanotubos de carbono ultraecológicos. La nueva técnica resuelve los inconvenientes de los anteriores métodos de nanofabricación que conducían sistemáticamente a tubos contaminados. Los dispositivos producidos se pueden utilizar en aplicaciones de informática cuántica, además de para estudiar principios físicos fundamentales, como las propiedades de coherencia de los espines de un solo electrón.

En trabajos anteriores con nanotubos de carbono controlados, las técnicas de nanofabricación utilizadas producían nanotubos contaminados que no son apropiados para su uso en dispositivos electrónicos de alta calidad. Es más, los científicos no pueden controlar el confinamiento del electrón en unos tubos tan sucios debido a que éste queda atrapado en el potencial aleatorio creado por la contaminación. Es imposible, por tanto, reducir el número de electrones en el interior de los tubos hasta alcanzar el sistema de un solo electrón necesario para los estudios fundamentales.

“Nosotros evitamos este problema en nuestros dispositivos invirtiendo todo el proceso de fabricación”, señaló para nanotechweb.org el miembro del equipo Gary Steele. “Ahora realizamos toda la nanofabricación antes de desarrollar el nanotubo y cultivamos los nanotubos sobre el chip en la última fase. Ese enfoque mantiene los nanotubos limpios y nos permite atrapar u controlar sistemáticamente un solo electrón”.

Los investigadores pueden crear un punto cuántico simple o uno doble en sus dispositivos, cambiando los voltajes de las tres puertas. Estas puertas pueden incrementar y disminuir el potencial electrostático del nanotubo en tres sitios diferentes.

Para hacer un punto cuántico simple, se aplica el mismo voltaje a las tres puertas. Por ejemplo, para crear un punto cuántico simple que contenga un electrón, se aplican voltajes positivos a todas las puertas, lo que origina un potencial de atracción a lo largo de todo el nanotubo, explica Steele. “Y para crear un punto cuántico doble, podemos cambiar el voltaje de la puerta del medio de modo que pase a repeler los electrones, mientras las puertas a izquierda y derecha continúan atrayéndolos. El electrón ‘observa’ entonces un potencial de doble pozo”.

Los nanotubos producidos mediante este método se pueden utilizar también para estudiar nuevos principios físicos previamente ocultos por el desorden de la contaminación presente en los antiguos dispositivos. De hecho, el equipo de Delft ya ha observado un efecto túnel como el de Klein en sus dispositivos, estudiando la resistencia del efecto túnel en un punto cuántico doble de un solo electrón.

El equipo está trabajando ahora en dispositivos de puntos cuánticos dobles para aplicaciones de informática cuántica. Según Steele, el objetivo es hacer un “espín que actúe como bit cuántico” (qubit) utilizando un solo espín confinado en un nanotubo de carbono.

Fuente: Nanotech Web