(a) Comparaison des performances de films à base de nanotubes de carbone monoparoi après dopage de type p :résistance en feuille vs transparence optique dans le visible. Les lignes pointillées indiquent la relation théorique entre la transmittance et la résistance de la feuille des films SWCNT vierges (noir) et dopés (rouge) obtenus dans ce travail. (b) Une photographie d'un film de nanotubes de carbone monoparoi dopé sur un substrat de PET flexible. Crédit :Institut des sciences et technologies de Skolkovo
Dans une découverte qui pourrait accélérer le développement de l'électronique portable et flexible de nouvelle génération, une équipe de scientifiques de Skoltech dirigée par le professeur Albert Nasibulin a découvert un moyen révolutionnaire d'améliorer les propriétés optiques et électriques des nanotubes de carbone.
L'électronique de nouvelle génération sera flexible, extensible, ont une durée de vie de la batterie améliorée, et être utilisable à l'extérieur. Les films d'oxydes métalliques transparents actuellement privilégiés par l'industrie présentent plusieurs inconvénients, y compris en matière de réflexion, fragilité, pliabilité le coût élevé des matières premières, et les processus d'extraction des ressources nuisibles à l'environnement. Ces inconvénients limitent l'utilité de ces films pour les appareils de nouvelle génération comme l'électronique portable, technologies d'affichage et photovoltaïque.
Les films constitués de nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNT) pourraient remplacer leurs homologues en oxyde métallique dans l'électronique future. Par rapport aux films d'oxyde métallique, ceux en carbone simple paroi sont souples, durable, et chimiquement stable. Cependant, afin de devenir des remplaçants viables, les caractéristiques opto-électriques des films de nanotubes de carbone doivent être améliorées.
L'équipe Skoltech a développé des films de nanotubes de carbone à paroi unique qui correspondent à leurs homologues en oxyde métallique en ce qui concerne les caractéristiques opto-électriques. En particulier, l'équipe a révisé le processus de dopage, action de recouvrir une surface d'un liquide épais. Il s'agit d'une étape cruciale lorsqu'il s'agit de modifier les caractéristiques électriques et optiques d'un matériau.
"Dans ce travail, nous avons utilisé du chlorure d'or comme dopant le plus efficace pour les films de nanotubes de carbone à paroi simple. Nous avons pu améliorer les caractéristiques opto-électriques des films en optimisant le solvant et les conditions de dopage. Nous avons examiné et démontré l'effet de plusieurs des solvants les plus courants à différentes températures sur les caractéristiques opto-électriques, " a déclaré Alexey Tsapenko, étudiant au doctorat de Skoltech, l'auteur principal de l'étude.
Les résultats de l'étude montrent des caractéristiques optoélectriques de pointe, avec une valeur de résistance de feuille aussi faible que 40 Ω/sq
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à la transmittance de 90 pour cent dans la gamme visible. La valeur rapportée a démontré une augmentation des performances supérieure des films à base de nanotubes de carbone à paroi unique par rapport aux recherches précédemment menées et discutées dans la littérature. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Carbone .