(Phys.org) - Une équipe et des collaborateurs du LANL ont fait des progrès dans la compréhension de la façon dont les nanotubes de carbone déplacent les charges créées par la lumière. La recherche a des applications pour pas cher, éléments photovoltaïques et détecteurs de lumière tout carbone. Leurs travaux mesurent le transport des excitons (les excitons sont de petits paquets d'énergie composés de charges positives et négatives) dans des nanotubes de carbone à température ambiante dans un environnement colloïdal. Un colloïde est une substance qui est uniformément répartie dans une autre substance, généralement avec des particules comprises entre 1 et 1, 000 nanomètres de taille. La nature de l'environnement colloïdal influence le transport d'excitons à charge neutre le long du squelette d'un nanotube de carbone.

Le transport des excitons est décrit comme "limité par le désordre, " ce qui signifie que le mouvement du paquet d'excitons est restreint en raison de la nature de l'environnement attaché à la surface du nanotube. Les excitons ne peuvent aller et venir que parce qu'ils sont confinés à la surface du tube, semblable à un navire descendant une rivière étroite qui ne peut pas faire demi-tour mais ne peut qu'aller en avant ou en arrière. Dans ce système, les excitons parcourent quelques nanomètres dans chaque direction avant de s'inverser.

L'équipe de recherche a découvert que la nature de l'interface entre le tube et l'environnement qui l'entoure affecte fortement l'efficacité de ce transport aller-retour. En contrôlant l'environnement colloïdal pour certains facteurs (certaines substances colloïdales peuvent favoriser le transport), ils proposent que les excitons puissent voyager un facteur cinq plus loin qu'ils ne le feraient autrement. Dans leurs expériences, des excitons voyagés dans des nanotubes de carbone dépassant celui de tout autre matériau connu, et ils l'ont fait à température ambiante.

Comprendre quels facteurs régissent le flux d'excitons est important pour les applications photovoltaïques où les excitations neutres produites par la lumière du soleil doivent se déplacer vers une interface où elles peuvent se séparer en charges positives et négatives. Cette séparation crée une tension qui pourrait charger une batterie. Il donne également un aperçu de la façon de créer des matériaux de collecte de lumière efficaces.

Lettres nano publié cette recherche.