Węgiel w kolorze: Powstają pierwsze kolorowe cienkie warstwy nanorurek

Anonim

Metoda opracowana na Uniwersytecie Aalto w Finlandii pozwala na wytwarzanie dużych ilości nieskazitelnych nanotubuli węglanowych w wybranych odcieniach tęczy. Sekretem jest precyzyjnie opracowany proces wytwarzania i mała dawka dwutlenku węgla. Filmy mogą znaleźć zastosowanie w technologiach z ekranem dotykowym lub jako środki powlekające dla nowych typów ogniw słonecznych.

Jednokanowe nanorurki węglowe lub arkusze warstw grafenu zwiniętych w jeden rozmiar o różnych grubościach i kształtach znalazły wiele zastosowań w elektronice i nowych urządzeniach z ekranem dotykowym. Z natury nanorurki węglowe są zazwyczaj czarne lub ciemnoszare.

W swoich nowych badaniach opublikowanych w czasopiśmie Journal of American Chemical Society (JACS), badacze z Uniwersytetu Aalto prezentują sposób kontrolowania wytwarzania cienkich warstw nanorurek węglowych, aby wyświetlać różne kolory - na przykład zielony, brązowy lub srebrzysty szary.

Naukowcy są przekonani, że po raz pierwszy kolorowe syntetyczne nanorurki węglowe powstają w wyniku bezpośredniej syntezy. Stosując swój wynalazek, kolor jest indukowany od razu w procesie wytwarzania, a nie przez zastosowanie szeregu technik oczyszczania na gotowych, zsyntetyzowanych rurkach.

Dzięki bezpośredniej syntezie można wytwarzać duże ilości czystych próbek materiału, jednocześnie unikając uszkodzenia produktu w procesie oczyszczania, co czyni go najbardziej atrakcyjnym podejściem do zastosowań.

"Teoretycznie te kolorowe cienkie folie mogą być stosowane do tworzenia ekranów dotykowych o wielu różnych kolorach lub ogniw słonecznych, które wyświetlają zupełnie nowe rodzaje właściwości optycznych" - mówi Esko Kauppinen, profesor na Uniwersytecie Aalto.

Dostarczanie struktur węglowych do wyświetlania kolorów to atut sam w sobie. Podstawowe techniki niezbędne do umożliwienia zabarwienia oznaczają również drobiazgową szczegółową kontrolę struktury nanorurek. Kauppinen i jego unikalna metoda, wykorzystująca aerozole z metalu i węgla, pozwala im dokładnie manipulować i kontrolować strukturę nanorurek bezpośrednio z procesu produkcji.

"Rosnące nanorurki węglowe są w pewnym sensie jak sadzenie drzew: potrzebujemy nasion, paszy i ciepła słonecznego, dla nas nanocząstki aerozoli z żelaza działają jako katalizatory lub nasiona, tlenek węgla jako źródło węgla, więc paszy, i reaktor oddaje ciepło w temperaturze ponad 850 stopni Celsjusza "- mówi dr Hua Jiang, starszy naukowiec z Uniwersytetu Aalto.

Grupa profesora Kauppinena ma długą historię wykorzystywania tych zasobów w swojej szczególnej metodzie produkcji. Aby dodać do swojego repertuaru, ostatnio eksperymentowali z podawaniem małych dawek dwutlenku węgla do procesu wytwarzania.

"Dwutlenek węgla działa jak rodzaj materiału przeszczepowego, który możemy wykorzystać do strojenia wzrostu nanorurek węglowych w różnych kolorach", wyjaśnia Jiang.

Dzięki zaawansowanej technice dyfrakcji elektronów naukowcy byli w stanie określić dokładną strukturę cienkich warstw w skali atomowej. Naukowcy odkryli, że mają bardzo wąskie rozkłady chiralności, co oznacza, że ​​orientacja plastra miodu w ścianach rurek jest niemal jednorodna w całej próbce. Chiralność w mniejszym lub większym stopniu decyduje o właściwościach elektrycznych nanorurek węglowych, a także o ich kolorze.

Metoda opracowana na Uniwersytecie Aalto obiecuje prosty i wysoce skalowalny sposób wytwarzania cienkich warstw cienkich nanorurek węglowych z wysoką wydajnością.

"Zazwyczaj musisz wybrać masową produkcję lub dobrą kontrolę nad strukturą nanorurek węglowych, a dzięki naszemu przełomowi możemy zrobić jedno i drugie", mówi dr Qiang Zhang, doktor habilitowany w grupie.

Dalsze prace już trwają.

"Chcemy zrozumieć, w jaki sposób dodatek dwutlenku węgla dostraja strukturę nanorurek i tworzy kolory, a naszym celem jest osiągnięcie pełnej kontroli nad procesem uprawy, tak aby jednościenne nanorurki węglowe mogły być wykorzystywane jako cegiełki nowa generacja urządzeń nanoelektronicznych "- mówi profesor Kauppinen.

menu
menu