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Nanotubos de carbono vistos a nivel atómico

Imagínense tener una lámina de un átomo de espesor, hecho puramente de átomos de carbono dispuestos en forma hexagonal (grafeno) —similar a un panal de abeja— que es enrollado sobre sí mismo para formar una estructura tubular. Esto es un nanotubo de carbono de pared única (SWNT: single walled carbon nanotube), un material asombroso con propiedades físicas únicas. Entender la forma como responde su estructura atómica ante los diferentes tipos de tensiones es de vital importancia para tener una imagen más clara de la mecánica de los nanomateriales, los cuales permitirán construir dispositivos cada vez más pequeños y eficientes.

Un grupo de investigadores liderados por el Dr. Jamie Warner de la Universidad de Oxford han presentado la primera evidencia experimental de los desplazamientos atómicos que se dan cuando SWNTs son sometidos a diferentes fuerzas de tensión. Según el artículo publicado hoy en Nature Materials, Warner et al. usaron un la Microscopia Electrónica con Aberración Corregida (AC-HRTEM: aberration-corrected transmission electron microscopy). Esta técnica permite ver estructuras con un tamaño de 0.05nm que es aproximadamente la mitad del tamaño de un átomo de hidrógeno desarrollado hace unos pocos años en el Laboratorio Nacional Lawrence en la Universidad de Berkeley.

La estructura atómica tipo Zig-Zag se observa con bastante precisión usando esta técnica de microscopia. Warner y sus colaboradores además encontraron que las fuerzas de corte dominante en los SWNTs no es uniforme y varía a lo largo de todo el nanotubo.

Pero lo más maravilloso de esto es observar la disposición tan uniforme de los átomos dentro de una estructura tan hermosa como es el grafeno. Es esta disposición de los átomos una de las principales responsables de las características extraordinarias de los nanotubos de carbono, por ejemplo: sus propiedades semi y súperconductoras, su gran conductividad térmica y lo estable y resistente que son (soportan elevadas temperaturas).


Referencia:

Warner et al. Resolving strain in carbon nanotubes at the atomic level Nature Materials doi:10.1038/nmat3125 (2011).

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