Los nanotubos de carbono de pared simple, o láminas de capas de grafeno de un átomo de espesor enrolladas en diferentes tamaños y formas, han encontrado muchos usos en la electrónica y los nuevos dispositivos de pantalla táctil. Por naturaleza, los nanotubos de carbono son típicamente negros o gris oscuro.
En su nuevo estudio publicado en el Revista de la Sociedad Americana de Química JACS, los investigadores de la Universidad de Aalto presentan una forma de controlar la fabricación de películas delgadas de nanotubos de carbono para que muestren una variedad de colores diferentes, por ejemplo, verde, marrón o gris plateado.
Los investigadores creen que esta es la primera vez que se producen nanotubos de carbono coloreados por síntesis directa. Utilizando su invención, el color se induce directamente en el proceso de fabricación, no empleando una gama de técnicas de purificación en tubos sintetizados terminados.
Con síntesis directa, se pueden producir grandes cantidades de materiales de muestra limpios y al mismo tiempo evitar daños al producto en el proceso de purificación, lo que lo convierte en el enfoque más atractivo para las aplicaciones.
'En teoría, estas películas delgadas de colores podrían usarse para hacer pantallas táctiles con muchos colores diferentes, o células solares que muestran tipos completamente nuevos de propiedades ópticas', dice Esko Kauppinen, profesor de la Universidad de Aalto.
Hacer que las estructuras de carbono muestren colores es una hazaña en sí misma. Las técnicas subyacentes necesarias para permitir la coloración también implican un control muy detallado de la estructura de las estructuras de nanotubos. El método único de Kauppinen y su equipo, que utiliza aerosoles de metal y carbono, les permite manipular y controlar cuidadosamente la estructura de nanotubos directamente desde el proceso de fabricación.
'Cultivar nanotubos de carbono es, en cierto modo, como plantar árboles: necesitamos semillas, alimentos y calor solar. Para nosotros, las nanopartículas de hierro en aerosol funcionan como catalizador o semilla, el monóxido de carbono como fuente de carbono, así que alimente, y un reactor da calor a una temperatura de más de 850 grados Celsius ", dice el Dr. Hua Jiang, científico principal de la Universidad de Aalto.
El grupo del profesor Kauppinen tiene una larga historia de uso de estos recursos en su método de producción singular. Para agregar a su repertorio, recientemente han experimentado con la administración de pequeñas dosis de dióxido de carbono en el proceso de fabricación.
'El dióxido de carbono actúa como un tipo de material de injerto que podemos usar para ajustar el crecimiento de nanotubos de carbono de varios colores', explica Jiang.
Con una técnica avanzada de difracción de electrones, los investigadores pudieron descubrir la estructura precisa a escala atómica de sus películas delgadas. Descubrieron que tienen distribuciones de quiralidad muy estrechas, lo que significa que la orientación de la red de panal de las paredes de los tuboses casi uniforme en toda la muestra. La quiralidad determina más o menos las propiedades eléctricas que pueden tener los nanotubos de carbono, así como su color.
El método desarrollado en la Universidad de Aalto promete una forma simple y altamente escalable de fabricar películas delgadas de nanotubos de carbono con altos rendimientos.
"Por lo general, debe elegir entre la producción en masa o tener un buen control sobre la estructura de los nanotubos de carbono. Con nuestro avance, podemos hacer ambas cosas", confía en el Dr. Qiang Zhang, un investigador postdoctoral en el grupo.
El trabajo de seguimiento ya está en marcha.
'Queremos comprender la ciencia de cómo la adición de dióxido de carbono ajusta la estructura de los nanotubos y crea colores. Nuestro objetivo es lograr el control total del proceso de crecimiento para que los nanotubos de carbono de pared simple puedan usarse como bloques de construcciónpara la próxima generación de dispositivos de nanoelectrónica ", dice el profesor Kauppinen.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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