Tallan microestructuras en 3D en bosques de nanotubos de carbono

Según un artículo publicado este mes en physorg.com, investigadores de la Universidad de California del Sur y el Laboratorio de propulsión a reacción de la NASA, han construido patrones en los nanotubos con forma de escalera, cilíndrica o cuadrada, por medio de un método de quema con láser que se podría utilizar para crear canales de transporte de gases y líquidos para varias aplicaciones. Los investigadores han publicado sus resultados en uno de los últimos números de Applied Physics Letters.

“Dado que los nanotubos de carbono poseen numerosas propiedades excepcionales que superan con creces las de la mayoría de los materiales conocidos, la creación de estructuras controladas de nanotubos siempre ha sido un reto”, señaló Stephen Cronin, coautor del estudio, para PhysOrg.com. “Superando esta dificultad, nuestra técnica permite que campos químicamente sensibles aprovechen las excepcionales propiedades de los nanotubos y amplia sus posibles aplicaciones a nuevos campos”.

Los investigadores cultivaron los nanotubos de pared múltiple (MWNT) en un horno de tubo a una temperatura de 650º Celsius. A continuación, apuntaron un láser de 532nm de gran potencia, a través de un microscopio, hacia los nanotubos aglomerados en posición vertical, quemando algunos de ellos para crear el patrón deseado. La quema se produjo en menos de un segundo y a una temperatura estimada de unos 800º Celsius en el aire. Los investigadores observaron que la quema requería un láser con una potencia mínima de 244 microvatios, y probaron el método con potencias de hasta 9.000 microvatios.

“La primera quema fue toda una sorpresa”, señala Cronin. “Por lo general, los nanotubos de carbono sobre una lámina de silicio son muy difíciles de calentar con un láser”. Hasta ahora, la mayoría de los intentos de modelar microestructuras se habían llevado a cabo con una litografía convencional u otras técnicas. Sin embargo, la litografía está limitada a estructuras 2D y deja residuos químicos que serían incompatibles con aplicaciones biológicas. Otros métodos no utilizan los nanotubos como medio y, por tanto, no aprovechan sus extraordinarias propiedades, como su resistencia mecánica, su área de gran superficie y su conductividad, tanto eléctrica como térmica.

La quema por láser parece una buena solución, dado que es rápida, no produce residuos químicos y la resolución está limitada, principalmente, por el tamaño del foco de la lente del objetivo. Utilizando una espectroscopía de Raman, un método sin contacto para medir la longitud de onda y la intensidad de la luz dispersa, los investigadores pudieron determinar la profundidad de la quema.

Los investigadores esperan utilizar la técnica para crear canales bien definidos para el transporte de gases y líquidos, así como zanjas más profundas para microfluidos superhidrofóbicos. Además, sugieren que el método se podría utilizar como base para el desarrollo de nuevos métodos de modelado similares en otros sistemas de materiales.

Según Cronin: “Sus posibles aplicaciones están en la manipulación de ADN por chip, la identificación de proteínas y sustancias químicas, la elaboración de plantillas para el cultivo dirigido de células madre y la separación de mezclas de gases”.

Fuente: PhysOrg