Ingenieros holandeses afinan nanotubos como cuerdas de piano

Ingenieros del Kavli Institute of Nanoscience de la universidad holandesa de Delft y de la Fundación FOM (Fundation for Fundamental Research on Matter) han conseguido desarrollar y “afinar” la cuerda más fina del mundo.

Según explican en la revista Nano Letters este equipo de ingenieros, liderado por el profesor Herre Van der Zant, han utilizado cables compuestos por nanotubos de carbono como mezcladores de frecuencias para definir los movimientos de dichos nanotubos, analizando así su vibración en suspensión.

Los cables miden aproximadamente dos nanómetros (un nanómetro es la billonésima parte de un metro) de diámetro y un micrometro de largo. Los nanotubos fueron acoplados a electrodos e inicialmente colocados sobre una capa de óxido de silicio, parcialmente tratada con ácido, lo que provocó que los tubos se separaran y quedaran suspendidos.

Aplicación de corriente alterna

Bajo el óxido de silicio había una capa de silicio a la que se aplicó una fuerte y muy variable corriente alterna, lo que hizo vibrar a los nanotubos suspendidos. La corriente alterna es una corriente eléctrica cuya magnitud y dirección varían cíclicamente.

Estos nanotubos eran alternativamente atraídos y repelidos, consiguiéndose una desviación máxima de ocho nanómetros. La distancia entre los nanotubos y la capa de silicio influencia la capacidad eléctrica de dicha capa, y el movimiento de los nanocables se deriva de este cambio en la capacidad.

Cuando la frecuencia de la corriente alterna aplicada se aproxima al nivel de la frecuencia de vibración del sistema, éste empieza a vibrar con más fuerza, alcanzando una cantidad media de varias decenas de megahercios.

Variando la intensidad y la frecuencia de la corriente aplicada, los investigadores consiguieron con éxito transponer el cable desde un estado de libre suspensión hasta un estado en el que se mantenía tenso y vibrante, de una manera similar al afinamiento de la cuerda de una guitarra.

Predecir vibraciones

El logro de esta prueba radica en el desarrollo de un modelo que puede predecir satisfactoriamente las vibraciones de los nanotubos. Estos nanotubos vibrantes podrían tener diversas aplicaciones en el futuro.

Por ejemplo, podrían servir para desarrollar sensores de masa hipersensitivos. Los nanotubos son extremadamente ligeros, por lo que si se suspende algo desde el tubo, como un virus, cualquier cambio en su masa vendría definido por una modificación del patrón vibracional. Desde esa perspectiva, podría determinarse el tamaño de la masa extra y deducir a partir de esa información el virus que se analiza.

Asimismo, los tubos vibratorios podrían servir para aplicaciones relacionadas con el GSM (Global System for Mobile Communications), el sistema de comunicación digital celular establecido en muchos países y que actualmente utiliza resonadores que vibran en frecuencias de GHz.

La investigación ha demostrado que los nanotubos del sistema ideado por los ingenieros holandeses no pierden su vibración y que, al aplicarles un voltaje determinado, pueden “afinarse” gracias a la tensión, y pasar a tener un comportamiento similar al de las cuerdas de un piano.