Ny produktion af fullerenkrystal 50 gange hurtigere end forgængeren

Forskere fra Yokohama National University og University of Electro-Communications i Japan har udviklet en yderst effektiv teknik til at producere en unik fulleren krystal, kaldet fulleren finned-micropillar (FFMP), som er til stor nytte for næste generations elektronik.

Fulleren er et populært valg til udvikling af teknologier, ikke kun på grund af sin lille størrelse, det er også meget holdbart og indeholder halvlederegenskaber, hvilket gør den til en god kandidat i enheder såsom felteffekttransistorer, solceller, superledende materialer, og kemiske sensorer. Materialet er i brug nu, imidlertid, det er svært at håndtere, fordi fulleren er nanoskaleret og generelt kommer i pulverform. Som en løsning på dette problem, endimensionelle fullerenkrystaller fremstilles og anvendes.

"At producere endimensionelle fullerenkrystaller kræver ekspertfærdigheder og tager flere dage med typiske produktionsmetoder. I denne undersøgelse det lykkedes os at udvikle en meget enkel fremstillingsmetode ved at bruge en udglødningsproces, " sagde Dr. Takahide Oya, Lektor ved Yokohama National University og tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

I et blad udgivet i Videnskabelige rapporter i november 2020, holdet beskriver, hvordan de brugte et lille varmeapparat, der accepterede fulleren og opvarmede det til en temperatur på 1, 173 Kelvin i cirka en time. Den oprindeligt aflejrede fulleren i varmeapparatet dekrystalliserer på grund af varmen og omkrystalliserer efterfølgende, når temperaturen sænkes. Denne overordnede proces, kendt som udglødning, er over halvtreds gange hurtigere end den ældre teknik til fremstilling af fullerenkrystaller.

"Ved at bruge vores metode, masseproduktion af endimensionelle fullerenkrystaller kan fremstilles på en time. De producerede fulleren krystaller, som vi kaldte 'fulleren finned-micropillar (FFMP)' har en karakteristisk struktur, " sagde Oya.

Holdet er også overbevist om, at fulleren-krystallerne produceret i denne nye, mere effektiv produktionsproces vil have samme kvaliteter som fullerenkrystaller, såsom fulleren nanowhiskers fremstillet ved hjælp af de ældre metoder.

"FFMP forventes at have elektrisk ledningsevne og n-type halvlederfunktionalitet, " sagde Oya.

Der kræves flere tests for at bekræfte, at FFMP faktisk bevarer de egenskaber, der er så nyttige til elektronisk implementering, men positive resultater kan betyde solceller med meget højere effektivitet, ekstremt små kredsløb integreret i f.eks. fleksible enheder.

Holdet har allerede undersøgt denne udglødning under forskellige miljøforhold, temperaturer, og opvarmningstid. Efter at have studeret processen, holdet har nu blik for at karakterisere FFMP i sammenhæng med en elektrisk komponent. "Som næste trin i denne undersøgelse, forventes at bekræfte og opnå elektrisk ledningsevne og n-type halvlederfunktionalitet fordi den almindelige fulleren har sådanne egenskaber. Ud over, udvikling af 'fulleren-finned nano pillar (FFNP)' ved at ændre processen forventes også. Vi mener, at FFMP'er (eller FFNP'er) vil være nyttige til felt-effekt-transistorer, organisk solcelleanlæg, og så videre i den nærmeste fremtid, " sagde Oya.

Det vil ikke være første gang, Oya og hans team har tacklet special, materialer i lille skala til brug i elektronik.

"Vi har allerede haft en teknik til fremstilling af carbon nanorør, eller CNT-endimensionelt nano-carbon-materiale-kompositpapir og CNT-komposittråde/tekstiler som unikke CNT-kompositmaterialer, sagde Oya. Derfor, vi vil udvikle FFMP-kompositmaterialer sammen med deres applikationer. Vi tror på, at de nyttige FFMP-kompositter (og kombinationen med CNT-kompositter) vil blive brugt i vores daglige liv i den nærmeste fremtid."