p Cientistas da Skoltech e seus colegas da Rússia e da Finlândia descobriram uma maneira não invasiva de medir a espessura de filmes de nanotubos de carbono de parede única, que pode encontrar aplicações em uma ampla variedade de campos, desde energia solar a têxteis inteligentes. O artigo foi publicado na revista Cartas de Física Aplicada . p Um nanotubo de carbono de parede única (SWCNT) é essencialmente uma folha de grafite com um átomo de espessura que é enrolada em um tubo. Eles são um alótropo (uma forma física) de carbono, muito parecido com os fulerenos, grafeno, diamante, e grafite. Os SWCNTs são muito promissores em várias aplicações industriais, variando de células solares e LEDs a lasers ultrarrápidos, eletrodos transparentes, e têxteis inteligentes.

p Todos esses aplicativos, Contudo, requerem medições bastante precisas da espessura do filme SWCNT e propriedades ópticas. "A espessura do filme é muito importante para muitas aplicações e geralmente caracterizada por quanta luz pode ser transferida através do filme na faixa espectral visível:quanto maior a transparência, quanto menor a espessura do filme. Contudo, o controle preciso sobre a espessura do filme e constantes ópticas é crítico quando é necessário projetar eletrodos transparentes eficientes. Por exemplo, precisamos saber a espessura para melhorar as propriedades anti-reflexo da superfície com base na camada de janela SWCNT transparente para células solares. Para estimar e posteriormente utilizar as propriedades mecânicas dos filmes SWCNT, precisamos prever as dimensões geométricas dos filmes, "diz o professor Albert Nasibulin, chefe do Laboratório de Nanomateriais no Centro Skoltech de Fotônica e Materiais Quânticos

p Os métodos existentes para medições de constantes ópticas incluem espectroscopias de absorção e perda de energia de elétrons, enquanto os parâmetros geométricos podem ser determinados por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura ou microscopia de força atômica. Esses métodos são ineficientes em termos de recursos e requerem preparação de amostra, o que pode afetar as próprias propriedades dos filmes SWCNT que se está tentando medir.

p Uma equipe de pesquisadores liderada por Albert Nasibulin, da Skoltech e da Aalto University, foi capaz de projetar um rápido, sem contato, e técnica universal para estimativa precisa da espessura do filme SWCNT e de suas funções dielétricas. Eles descobriram uma solução alternativa para usar a elipsometria espectroscópica (SE), um não destrutivo, velozes, e uma técnica de medição muito sensível, para filmes SWCNT.

p "A elipsometria é um método indireto que podemos usar para determinar os parâmetros do filme, e os métodos padrão de processamento de dados nem sempre são aplicáveis ​​aqui. À primeira vista, um filme fino de nanotubo de carbono é um objeto muito difícil para esta técnica:consistindo de muitos milhões de tubos individuais e agrupados de tamanho nanométrico orientados aleatoriamente, tem forte absorção em toda a faixa espectral, baixa reflexão e anisotropia em suas propriedades ópticas. No entanto, o primeiro autor do artigo, Georgy Ermolaev, um aluno de um programa de mestrado conjunto Skoltech-MIPT, encontrou um algoritmo elegante para recuperar a espessura e constantes ópticas em um único conjunto de medições ópticas, "diz Yuriy Gladush, um dos co-autores do artigo.

p Os pesquisadores fabricaram filmes SWCNT de espessuras variadas e absorção entre 90% e 45% a 550 nm e determinaram o índice de refração de banda larga (250-3300 nm) e a espessura correspondente dos filmes.

p “Esperava-se que as propriedades ópticas dependessem da densidade do empacotamento dos nanotubos de carbono no filme, mas a surpresa foi como esse efeito é grande. Uma única gota de etanol pode comprimir ou densificar o filme e alterar o índice de refração de 1,07 para 1,7, abrindo oportunidades simples para ajustar as propriedades opcionais dos filmes SWCNT, "Albert Nasibulin acrescenta.

p A equipe acredita que outros cientistas podem desenvolver seu trabalho e, entre outras coisas, usar sua abordagem além do reino dos nanotubos de carbono para outros tipos dessas estruturas.