Kulstof i farve:Først nogensinde farvede tynde film af nanorør oprettet

En metode udviklet ved Aalto University, Finland, kan producere store mængder uberørte enkeltvæggede carbon-nanorør i udvalgte nuancer af regnbuen. Hemmeligheden er en finjusteret fremstillingsproces-og en lille dosis kuldioxid. Filmene kunne finde applikationer i berøringsskærmsteknologier eller som belægningsmidler til nye typer solceller.

Envæggede carbon nanorør, eller ark af et atom-tykke lag af grafen rullet op i forskellige størrelser og former, har fundet mange anvendelser inden for elektronik og nye berøringsskærmsenheder. Af natur, carbon nanorør er typisk sorte eller mørkegrå.

I deres nye undersøgelse offentliggjort i Journal of the American Chemical Society ( JACS ), Aalto -universitetets forskere præsenterer en måde at kontrollere fremstillingen af ​​tynde film af nanorør af carbon, så de viser en række forskellige farver - f.eks. grøn, Brun, eller en sølvgrå.

Forskerne mener, at det er første gang, at kulørte nanorør er fremstillet ved direkte syntese. Ved hjælp af deres opfindelse, farven induceres med det samme i fremstillingsprocessen, ikke ved at anvende en række rensningsteknikker på færdige, syntetiserede rør.

Med direkte syntese, store mængder rene prøvematerialer kan produceres, samtidig med at man undgår beskadigelse af produktet i rensningsprocessen - hvilket gør det til den mest attraktive tilgang til applikationer.

"I teorien, disse farvede tynde film kunne bruges til at lave berøringsskærme med mange forskellige farver, eller solceller, der viser helt nye typer optiske egenskaber, "siger Esko Kauppinen, Professor ved Aalto University.

At få kulstofstrukturer til at vise farver er en bedrift i sig selv. De underliggende teknikker, der er nødvendige for at muliggøre farvningen, indebærer også fin detaljeret kontrol af strukturen af ​​nanorørstrukturer. Kauppinen og hans teams unikke metode, der anvender aerosoler af metal og kulstof, giver dem mulighed for omhyggeligt at manipulere og kontrollere nanorørstrukturen direkte fra fremstillingsprocessen.

"Dyrkning af carbon nanorør er, på en måde, som at plante træer:vi har brug for frø, feeds, og solvarme. For os, aerosol -nanopartikler af jern fungerer som katalysator eller frø, kulilte som kilde til kulstof, så fodre, og en reaktor giver varme ved en temperatur over 850 grader Celsius, "siger Dr. Hua Jiang, Seniorforsker ved Aalto University.

Professor Kauppinens gruppe har en lang historie med at bruge netop disse ressourcer i deres entydige produktionsmetode. For at tilføje til deres repertoire, de har for nylig eksperimenteret med at indgive små doser kuldioxid i fremstillingsprocessen.

"Kuldioxid fungerer som en slags podningsmateriale, som vi kan bruge til at justere væksten af ​​kulnanorør i forskellige farver, "forklarer Jiang.

Med en avanceret elektrondiffraktionsteknik, forskerne var i stand til at finde ud af den præcise atomskala struktur af deres tynde film. De fandt ud af, at de har meget snævre kiralitetsfordelinger, hvilket betyder, at orienteringen af ​​honningkagergitteret på rørens vægge er næsten ensartet i hele prøven. Kiraliteten dikterer mere eller mindre de elektriske egenskaber, carbon nanorør kan have, samt deres farve.

Metoden udviklet ved Aalto University lover en enkel og meget skalerbar måde at fremstille tynde film af nanorør af kulstof i høje udbytter.

"Normalt skal du vælge mellem masseproduktion eller have god kontrol over strukturen af ​​carbon nanorør. Med vores gennembrud, vi kan begge dele "stoler på Dr. Qiang Zhang, en postdoktor i gruppen.

Opfølgningsarbejdet er allerede i gang.

"Vi vil forstå videnskaben om, hvordan tilsætning af kuldioxid afstemmer strukturen af ​​nanorør og skaber farver. Vores mål er at opnå fuld kontrol over vækstprocessen, så enkeltvæggede kulnanorør kan bruges som byggesten til næste generation af nanoelektroniske enheder, "siger professor Kauppinen.