Nanocarbono para dispositivos eficientes energéticamente
Los dispositivos electrónicos avanzados requieren tecnologías para generar haces de electrones. Un cátodo de emisión de campo (o frío) es un ejemplo de fuente de electrones, que se podría utilizar en dispositivos electrónicos de vacío, como lámparas catodoluminiscentes y pantallas de panel plano, tubos de microondas y rayos X, etc. En la búsqueda de nuevos cátodos capaces de generar un flujo intenso de electrones con poco consumo energético, los materiales de carbono han llamado mucho la atención por su capacidad extraordinaria para transportar corriente. En dispositivos miniaturizados, las especies de nanocarbono están sustituyendo a las estructuras semiconductoras o metálicas que requieren tecnologías microelectrónicas costosas. Los cátodos fríos de nanocarbono emiten electrones al aplicar un campo eléctrico. La emisión de electrones aumenta de forma extraordinaria cuando se iluminan con pulsos de láser. En el marco de la iniciativa FANCEE (Fundamentals and applications of nano-carbon electron emitters), financiada por la Unión Europea, un grupo de científicos estudió cómo la estructura de los materiales de nanocarbono afectan a la eficiencia de la emisión de electrones. Esto permitió desarrollar nuevos materiales capaces de mejorar las propiedades de emisión de los cátodos y el rendimiento de los dispositivos electrónicos. También obtuvieron láminas ultradelgadas de grafeno o de carbono pirolítico, que se pueden utilizar para elaborar distintos dispositivos optoelectrónicos, como diodos o celdas solares y fotovoltaicas, controlados mediante luz y tensión aplicada. Además de las láminas grafíticas de distintas morfologías, sintetizaron una aguja de diamante monocristalino que se puede utilizar como fuente de electrones para dispositivos electrónicos y optoelectrónicos avanzados. Manipulando el ápice de la aguja de diamante, los científicos crearon un tipo nuevo de cátodos de FE de alto rendimiento. Los prototipos desarrollados por FANCEE incluyen lámparas catodoluminiscentes (en las cuales se genera luz en el material de fósforo excitado por un haz de electrones) y tubos de rayos X (en los que se emiten rayos X debido a la interacción de electrones de alta energía con un ánodo metálico). Un desarrollo apasionante es un cañón de electrones para utilizarlo en un velero solar (vela electrónica), un tipo de propulsión para astronaves. Actualmente, el cañón se está probando a bordo de ETSCube-1, el primer satélite del mundo con vela electrónica. FANCEE ha demostrado que los cátodos de nanocarbono desarrollados son muy superiores a los cátodos a base de metales o semiconductores. Después de su comercialización, estos cátodos, así como los materiales de nanocarbono creados, serán útiles en sectores que van desde la electroquímica hasta la tecnología aeroespacial y automotriz.
Palabras clave
Nanocarbono, fuentes de electrones, electrónica de vacío, optoelectrónica, FANCEE
