Una cadena de carbino confinada en un nanotubo de carbono de doble pared. Imagen: Lei Shi / Universidad de Viena

El carbono puede adquirir una forma tan barata como el carbón o tan cara como el diamante. Tan blanda como el grafito o tan dura como el revolucionario grafeno. Y desde hace tiempo sabemos que existe un alótropo con propiedades mecánicas que superan a cualquier material conocido: el carbino.

Esta estructura de carbono perfectamente unidimensional es muy inestable en condiciones ambientales, pero ahora sabemos cómo estabilizarla. Un equipo de investigadores de la Universidad de Viena ha conseguido sintetizar una cadena de carbino de longitud récord: más de 6.400 átomos de carbono. Para ello han confinado el material en una doble pared de nanotubos de carbono que ejerce de reactor para alargar la cadena y le proporciona una gran estabilidad.

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Los químicos orgánicos llevan años intentando sintetizar cadenas ultralargas de carbino, un material que se investiga desde hace cinco décadas. La cadena estable de mayor longitud obtenida hasta el momento (en 2010) era de 44 átomos de carbono. No sólo han batido el récord: lo han mejorado en dos órdenes de magnitud. El estudio se ha realizado en colaboración con centros de investigación de todo el mundo, entre ellos la Universidad del País Vasco, y aparece publicado este mes en la revista Nature Materials.

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El Nano-Bio Spectroscopy Group de la UPV, liderado por Ángel Rubio, se ha encargado de confirmar la existencia de estas cadenas con ensayos estructurales y ópticos. En una nota de prensa, la Universidad del País Vasco destaca:

La prueba experimental directa de las cadenas de carbono ultralargas confinadas, que son dos órdenes de magnitud más largas que las anteriormente probadas, constituye un avance prometedor en el objetivo final de obtención de cadenas de carbono perfectamente lineales.

Estudios teóricos muestran que tras hacer crecer estas cadenas lineales dentro de un nanotubo de carbono, el sistema híbrido resultante podría tener un carácter metálico debido a la transferencia de carga desde los nanotubos de carbono hacia la cadena, aunque tanto el nanotubo como la cadena son semiconductores en vacío. Por lo tanto, es posible controlar las propiedades electrónicas de este sistema híbrido. Por consiguiente, este nuevo sistema, además de ser muy interesante desde el punto de vista químico, podría ser muy importante en el campo de los nanodispositivos.

El carbino es más duro y flexible que el diamante o el grafeno. Sus propiedades mecánicas y electrónicas podrían revolucionar —sí, como promete el grafeno— el sector de los semiconductores, las baterías de alta densidad y la emergente espintrónica. A pesar del logro, las limitaciones de longitud siguen suponiendo una barrera para la producción de las cadenas unidimensionales de carbono y su aplicación en la industria. El objetivo final es conseguir extraerlas de las paredes del nanotubo y estabilizarlas en un medio líquido. [UPV, Nature]


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