Yderrør-selektivt bor-dopet dobbeltvæggede carbon nanorør til termoelektriske applikationer

Kulstof nanorør, det lille hule rør af sekskantede carbongitre er blevet udråbt som et af de mest lovende materialer til at bygge genstande med fascinerende elektriske, termiske og mekaniske egenskaber. Selektiv funktionalitet realiseres ved at tilføje elementer til kulstofnanorørene for at lave transistorer, sammensatte tilsætningsstoffer, feltemittere og transparente ledende film. Carbon nanorør doteret med bor gør strukturen af ​​rørene mere funktionel og øger samtidig evnen til at modulere de elektriske egenskaber. Bor-doping i koaksialt justerede to enkeltvæggede kulstofnanorør (dobbeltvæggede kulstofnanorør:DWNT'er) viser lovende brug i elektroniske enheder, kompositmaterialer, energilagring og energiproduktion materialer.

En forskergruppe ledet af Hiroyuki Muramatsu fra Shinshu University lykkedes med selektivt at dope det ydre nanorør af DWNT'erne med bor. Tidligere, der var ingen metode til at kontrollere inkorporeringen af ​​boratomer i kulstofnanorør. Rørene ville smelte sammen, eller strukturen ville ændre sig drastisk gennem behandlinger af boron-doping, frustrerende forskere. I dette studie, Muramatsu og hans team var i stand til selektivt at tilføje bor til de ydre rør af DWNT'er. Dette øgede den elektriske ledningsevne og Seebeck-koefficienten betydeligt, hvilket resulterede i en stærkt forbedret termoelektrisk ydeevne af DWNT'erne.

Dette fremskridt inden for teknik muliggør en ekstremt effektiv metode til at tilføje funktionalitet såsom høj elektrisk ledningsevne, kemisk aktivering og forbedring af termoelektriske egenskaber, samtidig med at funktionen af ​​den indre CNT opretholdes. Muramatsu og hans team lykkedes med at opdage betingelserne for indviklet doping af bor på et enkelt yderste lag af CNT uden at ændre den koaksiale struktur af DWNT'er. Først da var de i stand til faktisk at demonstrere og bekræfte egenskaberne ved de syntetiserede DWNT'er.

I fremtiden, bor-dopede DWNT'er kunne bruges i termoelektriske applikationer til at høste spildvarme til elproduktion og andre avancerede applikationer. Imidlertid, DWNT'er er stadig ikke særlig godt forstået. Muramatsu mener, at gennem grundlæggende forskning og forståelse af de grundlæggende egenskaber af ydre rør-selektivt bor-dopede DWNT'er, flere applikationer kan findes, samtidig med at den forbedrer ydeevnen, der er relevant for forskellige applikationer. Det ultimative mål er strategisk at bruge egenskaberne af strukturen og fysiske egenskaber af DWNT'er til at tilføje unikke funktioner og egenskaber. Nye principper og metoder skal undersøges i detaljer for at etablere en mere selektiv højkoncentrationsdopingmetode og studere dens effekt på struktur og funktion.