Pesquisadores de todo o mundo estão estudando como podem manipular as propriedades das nanoestruturas de carbono para personalizá-las para fins específicos; a ideia é tornar os promissores materiais do miniformato comercialmente viáveis. Uma equipe da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) agora conseguiu influenciar seletivamente as propriedades de sistemas híbridos que consistem em nanoestruturas de carbono e um corante.

As nanoestruturas de carbono oferecem muito potencial. Tanto o grafeno bidimensional quanto os nanotubos de carbono unidimensionais têm propriedades únicas que os tornam interessantes quando se trata de possíveis aplicações industriais. As nanoestruturas de carbono podem ser usadas em novos tipos de sistemas de energia solar em combinação com um corante que absorve luz em comprimentos de onda próximos ao infravermelho, por exemplo. Assim, ao contrário dos geradores de energia solar convencionais, esses novos sistemas utilizariam não apenas radiação com comprimentos de onda na faixa visível, mas também na região do infravermelho próximo. Isto é, Contudo, apenas uma de uma série de áreas potenciais de aplicação - as nanoestruturas também poderiam ser usadas em tecnologia de sensor, em eletrodos para telas sensíveis ao toque e em transistores de efeito de campo.

Mas os cientistas primeiro precisam entender os mecanismos que ocorrem dentro dos sistemas híbridos que consistem em nanoestruturas de carbono e um corante antes que eles possam gerá-los em uma forma em que possam ser empregados em aplicações reais. Uma equipe de pesquisa da Cátedra de Físico-Química I da FAU está agora um passo mais perto de atingir esse objetivo.

Alexandra Roth e Christoph Schierl da equipe chefiada pelo Professor Guldi criaram sistemas híbridos que consistem em grafeno e um corante e nanotubos de carbono e um corante em laboratório - ou seja, na fase líquida, técnica que mantém os custos baixos e facilita o manuseio dos materiais. Uma vantagem particular para sua pesquisa foi o fato de que eles conseguiram gerar e analisar os dois sistemas híbridos ao mesmo tempo. Esta abordagem permitiu avaliar e avaliar os dados de ambos os sistemas e, assim, compará-los.

Mudanças nas propriedades fotovoltaicas indicaram que os materiais realmente formaram sistemas híbridos. Os pesquisadores foram capazes de demonstrar que, por meio de interações no estado básico, o corante teve um efeito específico nas propriedades eletrônicas das nanoestruturas de carbono. Esta manipulação bem-sucedida das propriedades dos sistemas híbridos trouxe os pesquisadores um passo mais perto de ganhar a capacidade de empregar efetivamente essas nanoestruturas de carbono em aplicações reais.

Adicionalmente, eles também descobriram que quando a luz foi usada para estimular os sistemas, cada molécula de corante transferiu um elétron para as estruturas de carbono, que foi então transferido de volta para o corante após alguns nanossegundos - um requisito essencial se os sistemas forem empregados em células solares sensibilizadas com corante.