El equipo japonés logró sintetizar nanotubos semiconductores altamente uniformes de un nanómetro de ancho mediante el cultivo de disulfuro de molibdeno dentro de tubos protectores de nitruro de boro, según el estudio. Esta arquitectura coaxial libre de defectos proporciona una nueva vía confiable para la fabricación de dispositivos electrónicos altamente miniaturizados de próxima generación.

"Nuestro artículo demuestra una forma de control estructural de nanotubos semiconductores inorgánicos a escala atómica", dijo el profesor asociado Yusuke Nakanishi del Departamento de Ciencia de Materiales Avanzados de la Universidad de Tokio, según la publicación. "Y demostramos experimentalmente que la banda prohibida (relacionada con cómo funcionan los materiales como semiconductores) de los nanotubos disminuye a medida que sus diámetros se hacen más pequeños, en concordancia con predicciones teóricas propuestas hace más de un cuarto de siglo", añadió Nakanishi.

**Más allá del carbono**

Durante mucho tiempo, los nanotubos de carbono fueron anunciados como el futuro indiscutible de la computación. Sin embargo, estos tienen un defecto frustrante e impredecible, según el estudio. Un giro microscópico en un nanotubo de carbono puede alterar completamente su personalidad, convirtiendo aleatoriamente un semiconductor confiable en un conductor metálico caótico. Ese tipo de volatilidad elimina por completo cualquier posibilidad de producir en masa procesadores informáticos confiables.

El equipo japonés resolvió esto abandonando el carbono puro por un compuesto llamado disulfuro de molibdeno. Los nanotubos de disulfuro de molibdeno han surgido como una poderosa alternativa a los nanotubos de carbono, ofreciendo ventajas materiales distintas que están captando la atención de los ingenieros, según la investigación. Aunque todavía son experimentales, estas estructuras poseen propiedades confiables que las hacen altamente prometedoras para aplicaciones futuras.

Específicamente, estos nanotubos están abriendo nuevas puertas en el desarrollo de electrónica semiconductora avanzada, sensores de alta resolución e investigación de física a escala cuántica, según el estudio.

Sin embargo, los métodos de fabricación convencionales típicamente producen nanotubos irregulares de múltiples paredes de más de 10 nanómetros. En este nuevo desarrollo, el equipo sintetizó exitosamente nanotubos de disulfuro de molibdeno de una sola pared de apenas un nanómetro de ancho. Esta precisión se logró desencadenando reacciones químicas dentro de los estrechos confines de nanotubos de nitruro de boro.

En particular, el entorno exterior protector restringe las estructuras en crecimiento a disposiciones atómicas altamente uniformes y bien definidas, que son esenciales para aplicaciones de ingeniería avanzada, según la publicación. El método innovador supera la inestabilidad estructural que generalmente impide la formación de nanotubos tan ultrapequeños.

"En los nanotubos, incluso pequeñas diferencias estructurales pueden afectar fuertemente sus propiedades. Si la estructura puede controlarse con precisión, las propiedades son más consistentes, lo cual es esencial para un rendimiento de transistor confiable y reproducible. Su mayor ventaja es el control estructural a nivel atómico", dijo Nakanishi.

**Largo camino por recorrer**

El avance también resuelve un debate científico de 25 años. Con estos tubos de un nanómetro, el equipo demostró experimentalmente una predicción teórica de un cuarto de siglo. A medida que estos materiales específicos se hacen más pequeños, su banda prohibida —la barrera de energía que permite que un semiconductor se encienda y apague— en realidad disminuye, según el estudio.

Aunque las aplicaciones prácticas todavía están a varios años de distancia, el equipo de investigación está trabajando para superar obstáculos clave de ingeniería, como escalar las longitudes de los nanotubos de unos pocos cientos de nanómetros a al menos un micrómetro para hacer viables los transistores funcionales, según la publicación.

Este método de anidación eventualmente podría usarse para fabricar clases completamente nuevas de nanotubos inorgánicos, incluidos materiales magnéticos y superconductores altamente codiciados, según el estudio.

En el futuro, este avance expandirá la ciencia de los nanotubos mucho más allá de los sistemas basados en carbono. Podría conducir a materiales altamente precisos y controlados atómicamente adaptados para investigación avanzada, detección de alta resolución y dispositivos electrónicos más pequeños y rápidos, según la investigación publicada en Science.