Des chercheurs du monde entier étudient comment ils peuvent manipuler les propriétés des nanostructures de carbone pour les personnaliser à des fins spécifiques; l'idée est de rendre commercialement viables les matériaux mini-formats prometteurs. Une équipe de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) a maintenant réussi à influencer sélectivement les propriétés de systèmes hybrides constitués de nanostructures de carbone et d'un colorant.

Les nanostructures de carbone offrent beaucoup de potentiel. Le graphène bidimensionnel et les nanotubes de carbone unidimensionnels ont des propriétés uniques qui les rendent intéressants lorsqu'il s'agit d'applications industrielles possibles. Les nanostructures de carbone pourraient être utilisées dans de nouveaux types de systèmes d'énergie solaire en combinaison avec un colorant qui absorbe la lumière à des longueurs d'onde dans le proche infrarouge, par exemple. Ainsi, contrairement aux générateurs solaires conventionnels, ces nouveaux systèmes utiliseraient non seulement un rayonnement avec des longueurs d'onde dans le domaine visible, mais aussi dans le proche infrarouge. C'est, cependant, seulement l'un des nombreux domaines d'application potentiels - les nanostructures pourraient également être utilisées dans la technologie des capteurs, dans les électrodes pour écrans tactiles et dans les transistors à effet de champ.

Mais les scientifiques doivent d'abord comprendre les mécanismes se produisant au sein des systèmes hybrides constitués de nanostructures de carbone et d'un colorant avant de pouvoir les générer sous une forme sous laquelle ils peuvent être utilisés dans des applications réelles. Une équipe de recherche de la Chaire de chimie physique I de la FAU est maintenant sur un pas de plus vers la réalisation de cet objectif.

Alexandra Roth et Christoph Schierl de l'équipe dirigée par le professeur Guldi ont créé des systèmes hybrides constitués de graphène et d'un colorant et de nanotubes de carbone et d'un colorant en laboratoire, à savoir en phase liquide, une technique qui maintient les coûts bas et s'assure que les matériaux sont plus faciles à manipuler. Un avantage particulier pour leurs recherches était le fait qu'ils ont réussi à générer et à analyser les deux systèmes hybrides en même temps. Cette approche a permis d'apprécier et d'évaluer les données des deux systèmes et ainsi de les comparer.

Les changements dans les propriétés photovoltaïques ont indiqué que les matériaux avaient en effet formé des systèmes hybrides. Les chercheurs ont pu démontrer que, au moyen d'interactions à l'état de base, le colorant a eu un effet spécifique sur les propriétés électroniques des nanostructures de carbone. Cette manipulation réussie des propriétés des systèmes hybrides a rapproché les chercheurs de la capacité d'utiliser efficacement ces nanostructures de carbone dans des applications réelles.

En outre, ils ont également découvert que lorsque la lumière était utilisée pour stimuler les systèmes, chaque molécule de colorant a transféré un électron aux structures carbonées qui a ensuite été transféré au colorant après quelques nanosecondes, une exigence essentielle si les systèmes doivent être utilisés dans des cellules solaires à colorant.