Une équipe de l'Université Rice a trouvé une méthode pour produire des films presque transparents de nanotubes de carbone électriquement conducteurs, un objectif recherché par les chercheurs du monde entier.

Le laboratoire du chercheur de Rice Matteo Pasquali a découvert que des lames trempées dans une solution de nanotubes purs dans de l'acide chlorosulfonique (CSA) leur laissaient une couche uniforme de nanotubes qui, après un traitement ultérieur, n'avait aucun des inconvénients observés avec les autres méthodes.

Les films peuvent convenir aux écrans électroniques flexibles et aux écrans tactiles, selon l'article publié ce mois-ci dans la revue American Chemical Society ACS Nano .

"Je pense que cela pourrait être la façon dont les électrodes transparentes hautes performances seront fabriquées à l'avenir, " dit Pasquali, professeur de génie chimique et biomoléculaire et de chimie. "La solution est simple. C'est un processus très simple."

La méthode est évolutive pour les processus à haut débit comme le slot, revêtement par glissement et rouleau utilisé par l'industrie, dit Pasquali.

Une caractéristique frustrante des nanotubes, particulièrement longues, c'est qu'ils s'attirent dans des solvants communs, ce qui en fait un défi de les disperser. Les nanotubes longs sont considérés comme la clé des films haute performance.

Les chercheurs ont essayé d'autres moyens de les empêcher de s'agréger, dit Pasquali. Fonctionnaliser les nanotubes – les habiller de produits chimiques – peut les rendre moins attractifs les uns pour les autres, mais il dégrade leurs propriétés électriques souhaitables. Des combinaisons de tensioactifs et de sonication ont également été essayées, mais les nanotubes se cassent lors de la sonication, et le tensioactif laisse un résidu qui ne peut pas être lavé, il a dit.

Ces méthodes, combiné avec divers moyens de revêtement mécanique, ont été utilisés pour créer des films de nanotubes, mais aucun avec le niveau de qualité atteint par le laboratoire Pasquali. Les films de riz qui sont constitués de nanotubes des milliers de fois plus longs que larges, restent électriquement stables après plus de trois mois, a déclaré l'étudiante diplômée et auteure principale Francesca Mirri.

Les nanotubes, au sens propre, a dû passer un test acide. "(CSA) est l'acide que nous utilisons généralement dans notre laboratoire, donc la première chose que nous disons lorsque nous obtenons un nouveau type de nanotubes de carbone est, 'D'ACCORD, mettons-le dans l'acide et voyons ce qui se passe, '", a déclaré Mirri. Dans des recherches antérieures, Le laboratoire de Pasquali a déterminé que le CSA peut dissoudre les nanotubes de haute qualité parce que l'acide induit des forces de répulsion entre les tubes qui contrebalancent la force de van der Waals qui les rapproche.

Mirri et ses collègues ont produit des films en combinant des nanotubes de carbone à simple ou double paroi avec du CSA à diverses concentrations. Ils ont plongé des lames de verre dans les solutions de nanotubes avec un bras motorisé pour assurer un revêtement uniforme alors que les lames étaient régulièrement retirées.

Ils ont utilisé du chloroforme pour coaguler l'acide et sécher les lames, suivi d'un lavage à l'éther diéthylique. Les chercheurs ont été surpris de constater que le chloroforme n'a pas perturbé la fine couche liquide. Le résultat était un film de plusieurs nanomètres d'épaisseur qui offrait le meilleur compromis entre transparence et résistance de la feuille, une mesure de la conductivité.

Mirri considère les films de nanotubes comme une alternative viable à l'oxyde d'indium et d'étain (ITO), la couche conductrice standard actuelle dans les écrans transparents. "Tout le monde utilise ITO pour des applications commerciales, mais le problème c'est que c'est une céramique et vraiment fragile, " dit-elle. " Ce n'est pas bon pour l'électronique flexible, et nécessite également des processus à haute température ou sous vide pour produire; qui consomme plus d'énergie et la rend plus chère.

"Notre film mince pour quelque chose comme un téléphone portable aurait besoin de très peu de matériel - quelques microgrammes de nanotubes - donc ce ne serait pas si cher, mais il aurait des propriétés de transparence et de conductivité similaires à l'ITO, " elle a dit.