Nanotubos de carbono (CNTs) são nanoestruturas cilíndricas feitas de átomos de carbono. Eles possuem propriedades elétricas e ópticas únicas, o que os torna materiais promissores para diversas aplicações, incluindo eletrônica, optoeletrônica e armazenamento de energia. Compreender como os CNTs movimentam as cargas criadas pela luz é crucial para otimizar seu desempenho nessas aplicações. Aqui está uma visão geral dos avanços neste campo:

1. Separação de carga fotoinduzida e dinâmica de excitons :

- Quando a luz interage com um CNT, ela pode criar pares elétron-buraco conhecidos como excitons. Avanços foram feitos na compreensão dos mecanismos de separação de carga fotoinduzida, onde o exciton se dissocia em portadores de carga livre. Este conhecimento é essencial para projetar células solares e fotodetectores eficientes baseados em CNT.

2. Espectroscopia Ultrarrápida :

- Técnicas de espectroscopia ultrarrápida, como a espectroscopia de absorção transitória de femtossegundos, permitiram aos pesquisadores estudar a dinâmica dos portadores de carga em CNTs em escalas de tempo ultrarrápidas. Esses estudos fornecem insights sobre os processos fundamentais envolvidos no transporte de carga e no relaxamento.

3. Efeitos de Confinamento Quântico :

- A estrutura unidimensional única dos CNTs leva a efeitos de confinamento quântico que influenciam o comportamento dos portadores de carga. Avanços foram feitos na compreensão de como esses efeitos impactam o transporte de carga, as propriedades ópticas e a dinâmica dos excitons nos CNTs.

4. Funcionalização e Doping :

- Funcionalizar CNTs com vários grupos químicos ou dopá-los com impurezas pode modificar as suas propriedades de transporte de carga. Estudos investigaram os efeitos da funcionalização e do doping na fotocondutividade, na mobilidade dos portadores e no bandgap dos CNTs.

5. Transferência de carga intertubo :

- Em CNTs de paredes múltiplas ou feixes de CNT, pode ocorrer transferência de carga entre tubos adjacentes. Compreender os mecanismos e a dinâmica da transferência de carga entre tubos é importante para otimizar o desempenho de dispositivos eletrônicos baseados em CNT.

6. Híbridos CNT-Semicondutores :

- Avanços foram feitos na integração de CNTs com materiais semicondutores para formar estruturas híbridas. Esses híbridos exibem melhores propriedades de separação e transporte de carga, tornando-os promissores para aplicações fotovoltaicas e fotocatálise.

7. Modelagem Teórica e Simulações :

- A modelação teórica e as simulações têm desempenhado um papel crucial na complementação dos estudos experimentais. Métodos computacionais, como a teoria do funcional da densidade (DFT) e as técnicas da função de Green de não equilíbrio (NEGF), forneceram insights sobre a estrutura eletrônica, o transporte de carga e as propriedades optoeletrônicas dos CNTs.

Estes avanços aprofundaram a nossa compreensão de como os nanotubos de carbono movem as cargas criadas pela luz. Eles abriram caminho para o desenvolvimento de dispositivos baseados em CNT de alto desempenho, incluindo células solares, diodos emissores de luz, fotodetectores e sistemas de armazenamento de energia. Outras pesquisas neste campo continuarão a explorar as propriedades únicas dos CNTs e a otimizar seu desempenho para diversas aplicações.