(Phys.org) - pesquisadores da Universidade de Yale desenvolveram um método simples para controlar o "doping" de nanotubos de carbono (CNTs), um processo químico que otimiza as propriedades dos tubos. Informado em 29 de abril em Nano Letras , o método pode melhorar a utilidade de CNTs dopados em uma série de nanotecnologias e eletrônicos flexíveis, incluindo células híbridas de energia solar CNT-silício.

Liderado por André Taylor da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Yale e Nilay Hazari do departamento de química de Yale, os pesquisadores desenvolveram um método que usa compostos orgânicos com núcleo de metal - conhecidos como metalocenos - para produzir dois tipos possíveis de CNTs dopados.

Uma pequena quantidade de metalocenos em solução é depositada nos CNTs, que são girados em alta velocidade. Este processo simples de "revestimento por rotação" espalha a solução uniformemente pela superfície dos CNTs, resultando em altos níveis de dopagem que podem melhorar a utilidade elétrica.

Usando o método, os pesquisadores descobriram que o doping com metalocenos deficientes em elétrons, como aqueles com núcleo de cobalto, resulta em CNTs com mais "buracos" de elétrons carregados positivamente do que elétrons carregados negativamente disponíveis para preencher esses buracos; esses CNTs são conhecidos como "tipo p" por causa de sua carga positiva. Por outro lado, dopagem com metalocenos ricos em elétrons, como aqueles com núcleo de vanádio, resulta em CNTs "tipo n" carregados negativamente, que têm mais elétrons do que buracos.

De acordo com a equipe, que também inclui os candidatos ao doutorado Xiaokai Li (autor principal) e Louise Guard, os metalocenos são a primeira família genérica de moléculas que comprovadamente produzem dopagem do tipo p e do tipo n.

"Mostramos que, ao mudar a coordenada de metal de um metaloceno, poderíamos realmente renderizar esses nanotubos de carbono tipo p ou tipo n à vontade, e podemos até ir e voltar entre os dois, "disse Taylor, que é professor associado de engenharia química e ambiental. Hazari é professor assistente de química.

A descoberta é significativa, Taylor disse, porque embora o doping do tipo p seja comum e até ocorra naturalmente quando os CNTs interagem com o ar, os métodos de dopagem do tipo n anteriores produziam baixos níveis de dopagem que não podiam ser usados ​​com eficácia nos dispositivos. O método da equipe de Yale produziu uma célula de silício CNT do tipo n mais de 450 vezes mais eficiente do que as melhores células solares desse tipo.

"Se você tem uma alta taxa de dopagem, então você tem um melhor transporte de elétrons, melhor mobilidade, e, finalmente, um dispositivo com melhor funcionamento, "disse Taylor." Como tal, essas descobertas nos levam um passo adiante em direção ao nosso objetivo de melhorar a eficiência das células solares híbridas. "