Forskere opdager nye anvendelser til små carbon nanorør

Nanorør er stærkere end stål og mindre end ethvert element i siliciumbaseret elektronik. De kan potentielt behandle oplysninger hurtigere, mens de bruger mindre energi. Udfordringen har været at finde ud af, hvordan disse egenskaber kan inkorporeres i nyttige elektroniske enheder. Nu er forskere ved University of California, Riverside har opdaget, at ved at tilføje ionisk væske-en slags flydende salt-kan de ændre den optiske gennemsigtighed af enkeltvæggede carbon nanorørfilm i et kontrolleret mønster.

Den atomstore verden af ​​carbon nanorør har et stort løfte om en fremtid, der kræver mindre og hurtigere elektroniske komponenter. Nanorør er stærkere end stål og mindre end ethvert element i siliciumbaseret elektronik-den allestedsnærværende komponent i nutidens elektriske apparater-og har bedre ledningsevne, hvilket betyder, at de potentielt kan behandle oplysninger hurtigere, mens de bruger mindre energi.

Udfordringen har været at finde ud af, hvordan man inkorporerer alle de store egenskaber i nyttige elektroniske enheder. En ny opdagelse af fire forskere ved University of California, Riverside har bragt os tættere på målet. De opdagede, at de ved at tilføje ionisk væske-en slags flydende salt-kan ændre den optiske gennemsigtighed af enkeltvæggede carbon-nanorørfilm i et kontrolleret mønster.

"Det var en opdagelse, ikke noget vi ledte efter, "sagde Robert Haddon, direktør for UC Riversides Center for Nanoscale Science and Engineering. Forskere Feihu Wang, Mikhail Itkis og Elena Bekyarova kiggede på måder at forbedre den elektriske adfærd af kulnanorør, og som en del af deres forskning så de også på, om de kunne modulere gennemsigtigheden af ​​filmene. En artikel om deres fund blev offentliggjort online i april i Natur fotonik .

Forskerne brugte noget tid på at forsøge at påvirke de optiske egenskaber af carbon nanorørfilm med et elektrisk felt, med lidt succes, sagde Itkis, en forsker ved Center for Nanoskala Science and Engineering. "Men da vi lagde et tyndt lag af en ionisk væske oven på nanorørfilmen, bemærkede vi, at ændringen i gennemsigtighed forstærkes 100 gange, og at ændringen i gennemsigtighed sker i nærheden af ​​en af ​​elektroderne, så vi begyndte at undersøge, hvad der forårsager disse drastiske ændringer, og hvordan vi skaber gennemsigtighed i kontrollerede mønstre. "

En ionisk væske indeholder negative og positive ioner, som kan interagere med nanorørene, dramatisk indflydelse på deres evne til at lagre en elektrisk ladning. Det øger eller reducerer deres gennemsigtighed, ligner den måde, hvorpå briller mørkner i sollys. Ved at lære at manipulere gennemsigtigheden, forskere kan muligvis begynde at inkorporere nanorørfilm i produkter, der nu er afhængige af langsommere eller tungere komponenter, såsom metaloxid.

For eksempel, ved hjælp af nanorørfilm masket med en film af ionisk væske, forskere kunne skabe mere omkostningseffektive Smart Windows, der mørkner når det er varmt udenfor og bliver lysere når det er koldt.

"Smart Windows er en ny industri, der har vist sig at spare 50 procent af dine energiomkostninger, "sagde Itkis." På en meget varm dag kan du skygge for dit vindue bare ved at dreje på en kontakt, så du ikke skal bruge så meget aircondition. Og på en vinterdag, du kan gøre et vindue mere gennemsigtigt for at slippe mere lys ind. "

Forskerne mangler stadig at undersøge den økonomiske levedygtighed ved at bruge nanorørfilm, men Bekyarova sagde, at en mulig fordel ville være, at kulstofnanorør er ultratynde - cirka 1, 000 gange mindre end en enkelt hårstreng - så du ville have meget lidt brug for at dække et stort område, såsom vinduerne i en stor bygning.

Itkis sagde, at nanorørfilm også har et stort løfte om at bygge lettere og mere kompakte analytiske instrumenter, såsom spektrometre, som bruges til at analysere lysets egenskaber.

I denne ansøgning, en nanorørfilm med en række elektroder kan bruges som et elektrisk konfigurerbart diffraktionsgitter til et infrarødt spektrometer, gør det muligt at scanne lysets bølgelængde uden bevægelige dele.

Desuden, ved hjælp af adresserbare elektroder, det rumlige mønster af den inducerede gennemsigtighed i nanorørfilmen kan modificeres på en kontrolleret måde og bruges som et elektrisk konfigurerbart optisk medie til lagring og overførsel af information via lysmønstre.

Carbon nanorør har et stort potentiale, men der er stadig masser af arbejde, der skal gøres for at gøre dem nyttige inden for elektronik og optoelektronik, Sagde Haddon.

"Udfordringen er at udnytte deres fremragende ejendomme, "sagde han." De vil ikke være tilgængelige på Home Depot i næste uge, men der er fortsat fremgang på området. "