(PhysOrg.com) -- Au cours des dernières années, les chercheurs ont utilisé des nanotubes et des nanofibres de carbone pour fabriquer une variété de transparents, appareils flexibles, comme les OLED, transistor, et des cellules solaires. Mais le développement d'émetteurs d'électrons de champ transparents et flexibles faits de ces nanomatériaux reste toujours un défi. Dans une nouvelle étude, une équipe de chercheurs du Japon et de Malaisie a montré que la clé du défi pourrait résider dans la géométrie unique des structures coniques en nanocarbone (CNCS).

Dans leur étude, Pradip Ghosh du Nagoya Institute of Technology et ses coauteurs ont démontré comment fabriquer des CNCS sur un support transparent, substrat souple à température ambiante. L'émetteur d'électrons basé sur le CNCS résultant pourrait ensuite être utilisé comme source d'émission d'électrons de champ (FEE) pour transparent, affichages flexibles d'émission de champ (FED). Les FED sont un nouveau type d'écran plat qui présente plusieurs avantages, comme un contraste élevé et une consommation d'énergie inférieure à celle des écrans à cristaux liquides (LCD).

Cependant, rendre les FED transparents est très difficile car l'émission d'électrons de champ nécessite un champ électrique et une tension de fonctionnement très élevés. Pour atteindre cette haute tension, les chercheurs utilisent généralement des surfaces avec une structure de pointe pointue robuste car le champ électrique est amélioré autour des régions de pointe, permettant de réduire considérablement la tension de fonctionnement. Pour cette raison, comme l'a expliqué le coauteur Masaki Tanemura de l'Institut de technologie de Nagoya, une structure de surface robuste est généralement nécessaire pour les sources d'émission d'électrons de champ pratiques, mais jusqu'à présent, la robustesse n'a pas permis la transparence.

« Imaginez des verres sablés, " a déclaré Tanemura PhysOrg.com . « Les verres sont transparents, mais les verres sablés ne sont pas dus à la diffusion de la lumière par la structure de surface accidentée. Semblable à cet exemple, la transparence n'a pas été possible pour les sources FEE.

En fabriquant des CNCS plus petites que la longueur d'onde de la lumière visible, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient surmonter ce défi pour produire des émetteurs d'électrons de champ entièrement transparents et flexibles.

« Les CNCS ont donné pour la première fois transparence et flexibilité aux sources de FEE, », a déclaré Tanemura. « Pour obtenir des matériaux transparents à base de CNCS, il est hautement souhaitable de contrôler le diamètre et la longueur des CNCS. Nous avons réussi à contrôler le diamètre et la longueur des CNCS en dessous de la longueur d'onde de la lumière visible à température ambiante en utilisant une méthode d'irradiation ionique. Une inspection minutieuse par microscopie électronique à balayage (MEB) a révélé que le diamètre et la longueur de la plupart des CNCS étaient inférieurs à la longueur d'onde de la lumière visible. Ainsi, cette structure unique des CNCS a été très utile pour fabriquer un émetteur d'électrons de champ transparent et flexible basé sur CNCS.

Dans leurs expériences, les scientifiques ont bombardé un substrat de nafion avec des ions d'argon pendant 30 secondes à température ambiante. L'irradiation a produit des CNCS uniformément répartis sur toute la surface de la nafion. Les scientifiques ont mesuré que les CNCS individuels avaient un diamètre de base d'environ 200 nanomètres et une longueur/hauteur de quelques centaines de nanomètres, qui est plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible. Globalement, les caractéristiques d'émission du matériau (ses champs d'activation et de seuil) étaient comparables aux précédents émetteurs d'électrons opaques.

Comme l'expliquent les chercheurs, la nouvelle méthode d'utilisation des CNCS pour la construction d'émetteurs d'électrons de champ transparents et flexibles présente plusieurs avantages. La méthode est simple en ce qu'elle peut être réalisée à température ambiante, ne nécessite pas de catalyseur, et ne risque pas d'endommager le substrat. Les scientifiques attribuent ces avantages à la géométrie conique unique des CNCS.

Comme prochaine étape, les scientifiques prévoient de fabriquer un transparent, matériau de phosphore flexible, ce qui est nécessaire pour observer l'émission de lumière visible et pour la construction future de FED complets. Les chercheurs prédisent que la technique pourrait conduire à des FED flexibles, légers et peu coûteux.

« FED est une sorte d'écran plat, " expliqua Tanemura. « Par rapport à d'autres types d'écrans plats tels que les écrans LCD et les écrans électroluminescents, FED est avantageux par sa luminosité et sa taille (une taille énorme est possible).

Il a ajouté que transparent, les FED flexibles ont un grand potentiel pour les applications, y compris les affichages dits tête haute et les affichages d'informations très intelligents utilisés dans le monde omniprésent à venir, lorsque les ordinateurs deviennent complètement intégrés dans nos activités quotidiennes.

"Par exemple, les affichages tête haute seront utilisés sur une vitre avant incurvée des véhicules (avions, les trains, voitures, etc), casques intégraux, lunettes, etc, " il a dit. « D'habitude, c'est transparent, mais divers types d'informations, comme des cartes, Informations client, alarmes, et sécurité, sera affiché à la demande. Dans le monde omniprésent, les écrans doivent être pliables (enroulables) et légers pour la mobilité. Vous pouvez profiter de la télévision, films, Jeux, la communication, et obtenir divers types d'informations à l'aide d'un grand écran déplié. Les FED transparents et flexibles le rendent réaliste ! »

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