• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Kol i färg:Första färgade tunna filmer av nanorör skapade

    Prover av de färgglada kolnanorörs tunna filmerna, som produceras i tillverkningsreaktorn. Kredit:Aalto-universitetet

    En metod utvecklad vid Aalto-universitetet, Finland, kan producera stora mängder orörda enkelväggiga kolnanorör i utvalda nyanser av regnbågen. Hemligheten är en finjusterad tillverkningsprocess – och en liten dos koldioxid. Filmerna kan hitta tillämpningar inom pekskärmsteknologier eller som beläggningsmedel för nya typer av solceller.

    Enkelväggiga kolnanorör, eller ark av en atomtjocka lager av grafen rullade upp i olika storlekar och former, har hittat många användningsområden inom elektronik och nya pekskärmsenheter. Av naturen, Kolnanorör är vanligtvis svarta eller mörkgråa.

    I deras nya studie publicerad i Journal of the American Chemical Society ( JACS ), Aalto-universitetets forskare presenterar ett sätt att kontrollera tillverkningen av tunna filmer av kolnanorör så att de visar en mängd olika färger – till exempel, grön, brun, eller en silvergrå.

    Forskarna tror att detta är första gången som färgade kolnanorör har producerats genom direkt syntes. Genom att använda deras uppfinning, färgen induceras direkt i tillverkningsprocessen, inte genom att använda en rad reningstekniker på färdiga, syntetiserade rör.

    Med direkt syntes, stora mängder rena provmaterial kan produceras samtidigt som man undviker skador på produkten i reningsprocessen – vilket gör det till den mest attraktiva metoden för tillämpningar.

    "I teorin, dessa färgade tunna filmer kan användas för att göra pekskärmar med många olika färger, eller solceller som visar helt nya typer av optiska egenskaper, säger Esko Kauppinen, Professor vid Aalto-universitetet.

    Att få kolstrukturer att visa färger är en bedrift i sig. De underliggande teknikerna som behövs för att möjliggöra färgningen innebär också en fin detaljerad kontroll av strukturen hos nanorörsstrukturerna. Kauppinen och hans teams unika metod, som använder aerosoler av metall och kol, tillåter dem att noggrant manipulera och kontrollera nanorörsstrukturen direkt från tillverkningsprocessen.

    Professor Esko Kauppinen med tillverkningsreaktorn. Kredit:Aalto-universitetet

    "Att odla kolnanorör är, på ett sätt, som att plantera träd:vi behöver frön, foder, och solvärme. För oss, aerosol nanopartiklar av järn fungerar som en katalysator eller frö, kolmonoxid som källa för kol, så mata, och en reaktor ger värme vid en temperatur över 850 grader Celsius, " säger Dr Hua Jiang, Senior forskare vid Aalto-universitetet.

    Professor Kauppinens grupp har en lång historia av att använda just dessa resurser i sin unika produktionsmetod. För att komplettera deras repertoar, de har nyligen experimenterat med att administrera små doser koldioxid i tillverkningsprocessen.

    "Koldioxid fungerar som ett slags ympmaterial som vi kan använda för att justera tillväxten av kolnanorör i olika färger, " förklarar Jiang.

    Med en avancerad elektrondiffraktionsteknik, forskarna kunde ta reda på den exakta strukturen i atomär skala för deras tunna filmer. De fann att de har mycket snäva chiralitetsfördelningar, vilket innebär att orienteringen av bikakegittret på rörens väggar är nästan enhetlig genom hela provet. Kiraliteten dikterar mer eller mindre de elektriska egenskaperna kolnanorör kan ha, såväl som deras färg.

    Metoden som utvecklats vid Aalto-universitetet lovar ett enkelt och mycket skalbart sätt att tillverka tunna filmer av kolnanorör med hög avkastning.

    "Vanligtvis måste man välja mellan massproduktion eller att ha god kontroll över strukturen av kolnanorör. Med vårt genombrott, vi kan göra båda, " litar på Dr. Qiang Zhang, en postdoktor i gruppen.

    Uppföljningsarbetet pågår redan.

    "Vi vill förstå vetenskapen om hur tillsatsen av koldioxid justerar strukturen på nanorören och skapar färger. Vårt mål är att uppnå full kontroll över odlingsprocessen så att enkelväggiga kolnanorör kan användas som byggstenar för nästa generation av nanoelektronikenheter, säger professor Kauppinen.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com