Ingeniería

Encuentran la causa de la variación en la conductancia de los nanocables

(NC&T) La investigación ha sido efectuada en el Instituto Tecnológico de Georgia.

"Combinando los datos de los experimentos sobre conductancia eléctrica con los cálculos de alto nivel basados en los principios de la mecánica cuántica, hemos podido trazar un cuadro exacto de los mecanismos físicos que gobiernan estas propiedades; es como medir la corriente a través de un objeto que no se puede ver, para deducir cuál debe ser su apariencia visual", explica Uzi Landman, catedrático de física del Tecnológico de Georgia.

Dirigiendo el equipo experimental, el físico Alexei Marchenkov formó los nanocables de niobio. Trabajando a bajas temperaturas, Marchenkov pudo mantener los nanocables en las sucesivas fases de estiramiento durante muchas horas, tiempo suficiente para realizar mediciones meticulosas de la conductancia.

Desarrollando el experimento a 4,2 grados Kelvin (muy por debajo de la temperatura de transición a la superconductividad del niobio, de 9,2 Kelvin), así como haciendo mediciones por encima de la temperatura de transición, el equipo de Marchenkov midió la conductancia eléctrica del nanocable atómico en un momento crítico. En dicho momento, en que la estructura experimenta un torcimiento, los átomos se separan unos de otros. Los investigadores fueron capaces de controlar esta separación con una precisión mayor de 1 picómetro (una milésima de nanómetro), que es aproximadamente 100 veces más pequeña que el tamaño típico de los átomos.

Conductancia de los nanocables
Modelo de nanocable de niobio con los dos dímeros en el centro. A la izquierda, está centrado, dándole una alta conductividad eléctrica. A la derecha no lo está, y la conductividad es más baja. (Foto: Georgia Tech/Uzi Landman)
Cuando el nanocable se estira lentamente, la conductancia disminuye. La disminución en la conductancia fue gradual hasta que se produjo una disminución rápida, observada en una región muy estrecha, de sólo 0,1 Ángstroms.

Concentrándose en esta diminuta región, los investigadores encontraron que esta disminución pronunciada en la conductancia no es tan lisa como parecía al principio. Vieron que la conductancia realmente salta entre dos valores.

"Aquí es donde entran las simulaciones teóricas", explica Landman. "Necesitábamos averiguar qué fenómeno físico podía ser capaz de producir estas caídas abruptas y picos en la conductancia".

Al principio, el equipo pensó que un solo átomo debía estar cambiándose al azar entre dos posiciones en el espacio que separa los terminales eléctricos, pero los datos no reflejaban esto. Así que probaron en las simulaciones el funcionamiento de un par de átomos interconectados, o dímero.

Y encontraron una buena concordancia entre los resultados de las simulaciones y la conductancia medida experimentalmente así como su variación con la longitud del cable.


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