Um método desenvolvido na Aalto University, Finlândia, pode produzir grandes quantidades de nanotubos de carbono de parede única em tons selecionados do arco-íris. O segredo é um processo de fabricação bem ajustado - e uma pequena dose de dióxido de carbono. Os filmes podem encontrar aplicações em tecnologias de tela de toque ou como agentes de revestimento para novos tipos de células solares.

Nanotubos de carbono de parede única, ou folhas de camadas de grafeno com a espessura de um átomo enroladas em diferentes tamanhos e formas, encontraram muitos usos na eletrônica e em novos dispositivos com tela de toque. Por natureza, os nanotubos de carbono são normalmente pretos ou cinza escuro.

Em seu novo estudo publicado no Jornal da American Chemical Society ( JACS ), Os pesquisadores da Aalto University apresentam uma maneira de controlar a fabricação de filmes finos de nanotubos de carbono para que exibam uma variedade de cores diferentes, por exemplo, verde, marrom, ou um cinza prateado.

Os pesquisadores acreditam que esta é a primeira vez que nanotubos de carbono coloridos são produzidos por síntese direta. Usando sua invenção, a cor é induzida imediatamente no processo de fabricação, não empregando uma série de técnicas de purificação no acabado, tubos sintetizados.

Com síntese direta, grandes quantidades de materiais de amostra limpos podem ser produzidos, evitando também danos ao produto no processo de purificação - o que o torna a abordagem mais atraente para as aplicações.

"Em teoria, esses filmes finos coloridos podem ser usados ​​para fazer telas sensíveis ao toque com muitas cores diferentes, ou células solares que exibem tipos completamente novos de propriedades ópticas, "diz Esko Kauppinen, Professor da Aalto University.

Fazer com que as estruturas de carbono exibam cores é uma façanha em si. As técnicas subjacentes necessárias para permitir a coloração também implicam no controle minuciosamente detalhado da estrutura das estruturas dos nanotubos. Kauppinen e o método único de sua equipe, que usa aerossóis de metal e carbono, permite que eles manipulem e controlem cuidadosamente a estrutura do nanotubo diretamente do processo de fabricação.

"Crescer nanotubos de carbono é, de certa forma, como plantar árvores:precisamos de sementes, feeds, e calor solar. Para nós, nanopartículas de aerossol de ferro funcionam como um catalisador ou semente, monóxido de carbono como fonte de carbono, então alimente, e um reator fornece calor a uma temperatura de mais de 850 graus Celsius, "diz o Dr. Hua Jiang, Cientista Sênior da Aalto University.

O grupo do professor Kauppinen tem uma longa história de uso desses mesmos recursos em seu método de produção singular. Para adicionar ao seu repertório, eles recentemente experimentaram administrar pequenas doses de dióxido de carbono no processo de fabricação.

"O dióxido de carbono atua como um tipo de material de enxerto que podemos usar para ajustar o crescimento de nanotubos de carbono de várias cores, "explica Jiang.

Com uma técnica avançada de difração de elétrons, os pesquisadores foram capazes de descobrir a estrutura precisa da escala atômica de seus filmes finos. Eles descobriram que têm distribuições quirais muito estreitas, o que significa que a orientação da estrutura em favo de mel das paredes dos tubos é quase uniforme em toda a amostra. A quiralidade mais ou menos dita as propriedades elétricas que os nanotubos de carbono podem ter, bem como sua cor.

O método desenvolvido na Aalto University promete uma maneira simples e altamente escalonável de fabricar filmes finos de nanotubos de carbono com alto rendimento.

"Normalmente, você precisa escolher entre a produção em massa ou ter um bom controle sobre a estrutura dos nanotubos de carbono. Com nossa descoberta, podemos fazer ambos, "confia no Dr. Qiang Zhang, pesquisadora de pós-doutorado do grupo.

O trabalho de acompanhamento já está em andamento.

"Queremos entender a ciência de como a adição de dióxido de carbono ajusta a estrutura dos nanotubos e cria cores. Nosso objetivo é alcançar o controle total do processo de crescimento para que os nanotubos de carbono de parede única possam ser usados ​​como blocos de construção para o próxima geração de dispositivos nanoeletrônicos, "diz o professor Kauppinen.