(Phys.org) — Des chercheurs de l'Université de Yale ont développé une méthode simple pour contrôler le « dopage » des nanotubes de carbone (CNT), un procédé chimique qui optimise les propriétés des tubes. Signalé le 29 avril dans Lettres nano , la méthode pourrait améliorer l'utilité des NTC dopés dans un certain nombre de nanotechnologies et d'électronique flexible, y compris les cellules d'énergie solaire hybrides CNT-silicium.

Dirigé par André Taylor de la Yale School of Engineering &Applied Science et Nilay Hazari du département de chimie de Yale, les chercheurs ont développé une méthode qui utilise des composés organiques avec un noyau métallique, appelés métallocènes, pour produire deux types possibles de NTC dopés.

Une petite quantité de métallocènes en solution se dépose sur les NTC, qui sont ensuite mis en rotation à grande vitesse. Ce simple processus de "spin coating" étale la solution uniformément sur la surface des NTC, résultant en des niveaux de dopage élevés qui peuvent améliorer l'utilité électrique.

En utilisant la méthode, les chercheurs ont découvert que le dopage avec des métallocènes déficients en électrons, tels que ceux avec un noyau de cobalt, aboutit à des CNT avec plus de "trous" d'électrons chargés positivement que d'électrons chargés négativement disponibles pour remplir ces trous ; ces NTC sont connus sous le nom de « type p » en raison de leur charge positive. D'autre part, dopage avec des métallocènes riches en électrons, tels que ceux avec un noyau de vanadium, conduit à des NTC de « type n » chargés négativement, qui ont plus d'électrons que de trous.

Selon l'équipe, qui comprend également les doctorants Xiaokai Li (auteur principal) et Louise Guard, les métallocènes sont la première famille générique de molécules dont il a été démontré qu'elles produisent un dopage de type p et de type n.

"Nous avons montré qu'en changeant le métal de coordination d'un métallocène, nous pourrions en fait rendre ces nanotubes de carbone de type p ou de type n à volonté, et on peut même faire des allers-retours entre les deux, " dit Taylor, qui est professeur agrégé de génie chimique et environnemental. Hazari est professeur adjoint de chimie.

Le constat est significatif, Taylor a dit, car bien que le dopage de type p soit courant et se produise même naturellement lorsque les NTC interagissent avec l'air, Les précédentes méthodes de dopage de type n produisaient de faibles niveaux de dopage qui ne pouvaient pas être utilisés efficacement dans les dispositifs. La méthode de l'équipe de Yale a produit une cellule en silicium CNT de type n plus de 450 fois plus efficace que les meilleures cellules solaires de ce type.

"Si vous avez un taux de dopage élevé, alors vous avez un meilleur transport d'électrons, meilleure mobilité, et finalement un appareil qui fonctionne mieux, " a déclaré Taylor. " En tant que tel, ces découvertes nous font franchir une nouvelle étape vers notre objectif d'améliorer l'efficacité des cellules solaires hybrides."