Graphensubstrat forbedrer ledningsevnen i carbon nanorørnetværk

Gennemsigtige ledende film (TCF'er) har mange applikationer i berøringsskærme, organiske lysdioder og solceller. Disse applikationer har brug for materialer, der er stærke, energieffektiv og stabil, derfor er virksomheder og forskere interesserede i kulstofbaserede materialer. Dette gælder især netværk af enkeltvæggede carbon nanorør, som forventes at erstatte de metaloxidfilm, der aktuelt bruges.

Graphene er det tyndeste tænkelige materiale; det er bare et atomlag af carbonatomer. Hvis du ruller dette ind i en cylinder, får du et carbon -nanorør, som er bedre egnet til at transportere elektricitet i virkelige applikationer. I en artikel offentliggjort i ACS Nano , forskere ved Aalto -universitetet og Universitetet i Wien introducerer et hybridmateriale fremstillet ved at kombinere kulnanorør og grafen, hvilket forbedrer filmens ledningsevne ud over, hvad der er muligt, når hver af disse komponentstrukturer bruges separat.

Professor Kauppinens gruppe i Aalto har mange års erfaring med at lave kulstofnanorør til TCF'er. Dette nye arbejde anvender de teknikker, de har udviklet til at placere tætpakket og rent tilfældigt nanorørnetværk på grafen. "Dette er en anden anvendelse af de teknologier, vi har udviklet i løbet af de sidste årtier. Kort sagt, dette arbejde handler om, hvordan de to materialer sættes sammen uden opløsningsmidler, "Kauppinen forklarer.

I undersøgelsen, forskerne brugte en proces kaldet termoforese til at deponere nanorør på præfabrikerede grafenelektroder. Hybridfilmernes ledningsevne var omtrent dobbelt så høje som forudsagt.

Eksperimenterne udført af teamet ved universitetet i Wien, ledet af Jani Kotakoski, viste, at grafens stærke elektriske interaktioner forbedrede elektronstrømmen mellem nanorørene ved at opmuntre ladningstunneling. Teamet brugte et scannende transmissionselektronmikroskop til at se på materialet på skalaen af ​​individuelle atomer, og så, at van der Waals interaktion mellem grafen og nanorør var stærk nok til at kollapse de cirkulære nanorørbundter til flade bånd.

Hovedforskeren fra Wien -gruppen, Kimmo Mustonen, forklarer:"Dette er virkelig en genial tilgang. Ladningstransporten i nanomaterialer er meget følsom over for eventuelle eksterne faktorer. Det, du virkelig ønsker, er at undgå unødvendige behandlingstrin, hvis dit mål er at lave den ideelle ledende film." Mustonen tilføjer, "Det er faktisk ganske bemærkelsesværdigt. Vi vidste naturligvis, at interaktionen er ret stærk. F.eks. tænk på grafit; det er bare et stort antal grafenlag bundet sammen af ​​den samme mekanisme. Alligevel forventede vi ikke, at det har en så stærk indvirkning på ledningsevnen. "

Resultaterne giver muligheder for at forbedre ledningsevnen for lignende hybrid nanomaterialer. Artiklen blev offentliggjort i " ACS Nano "i september 2019.