(a) Comparação do desempenho de filmes baseados em nanotubos de carbono de parede simples após dopagem do tipo p:resistência da folha vs. transparência óptica na faixa do visível. As linhas tracejadas indicam a relação teórica entre a transmitância e a resistência da folha de filmes SWCNT intactos (preto) e dopados (vermelho) obtidos neste trabalho. (b) Uma fotografia de um filme de nanotubos de carbono de parede única dopado em um substrato PET flexível. Crédito:Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo
Em uma descoberta que poderia acelerar o desenvolvimento de eletrônicos flexíveis e vestíveis de próxima geração, uma equipe de cientistas da Skoltech liderada pelo professor Albert Nasibulin descobriu um meio revolucionário de melhorar as propriedades ópticas e elétricas dos nanotubos de carbono.
A eletrônica de última geração será flexível, extensível, melhoraram a vida da bateria, e ser utilizável ao ar livre. Os filmes transparentes de óxido de metal atualmente preferidos pela indústria têm várias desvantagens, inclusive no que diz respeito à reflexão, fragilidade, dobrabilidade, o alto custo das matérias-primas, e processos de extração de recursos prejudiciais ao meio ambiente. Essas desvantagens limitam a utilidade desses filmes para dispositivos de próxima geração, como eletrônicos vestíveis, tecnologias de exibição e energia fotovoltaica.
Filmes feitos de nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) poderiam substituir seus equivalentes de óxido de metal na eletrônica do futuro. Em comparação com filmes de óxido de metal, aqueles feitos de carbono de parede simples são flexíveis, durável, e quimicamente estável. Contudo, a fim de se tornarem substitutos viáveis, as características optoelétricas dos filmes de nanotubos de carbono precisam ser melhoradas.
A equipe Skoltech desenvolveu filmes de nanotubos de carbono de parede única que combinam com suas contrapartes de óxido de metal no que diz respeito às características optoelétricas. Em particular, a equipe revisou o processo de doping, o ato de cobrir uma superfície com um líquido espesso. Esta é uma etapa fundamental quando se trata de alterar as características elétricas e ópticas de um material.
"Nesse trabalho, usamos cloreto de ouro como o dopante mais eficaz para os filmes de nanotubos de carbono de parede única. Conseguimos melhorar as características optoelétricas dos filmes otimizando o solvente e as condições de dopagem. Nós examinamos e demonstramos o efeito de vários dos solventes mais comuns em diferentes temperaturas nas características optoelétricas, "disse o estudante de Ph.D. da Skoltech Alexey Tsapenko, o principal autor do estudo.
Os resultados do estudo mostram características optoelétricas de última geração, com um valor de resistência da folha tão baixo quanto 40 Ω / sq
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na transmitância de 90 por cento na faixa visível. O valor relatado demonstrou um aumento de desempenho superior de filmes baseados em nanotubos de carbono de parede única em comparação com pesquisas conduzidas e discutidas anteriormente na literatura. Os resultados do estudo foram publicados em Carbono .