Forskare från Yokohama National University och University of Electro-Communications i Japan har utvecklat en mycket effektiv teknik för att producera en unik fullerenkristall, kallas fullerenfenade mikropiller (FFMP), som är till stor nytta för nästa generations elektronik.

Fulleren är ett populärt val för att utveckla teknik, inte bara på grund av sin lilla storlek, den är också mycket hållbar och innehåller halvledaregenskaper, vilket gör den till en bra kandidat i enheter som fälteffekttransistorer, solceller, supraledande material, och kemiska sensorer. Materialet används nu, dock, det är svårt att hantera eftersom fulleren är nanoskalad och i allmänhet kommer i pulverform. Som en lösning på detta problem, endimensionella fullerenkristaller produceras och används.

"Att producera endimensionella fullerenkristaller kräver expertkunskaper och tar flera dagar med typiska produktionsmetoder. I denna studie vi lyckades utveckla en mycket enkel tillverkningsmetod genom att använda en glödgningsprocess, " sade Dr. Takahide Oya, Docent vid Yokohama National University och motsvarande författare till studien.

I en tidning publicerad i Vetenskapliga rapporter i november 2020, teamet beskriver hur de använde en liten värmeapparat som accepterade fulleren och värmde upp den till en temperatur av 1, 173 Kelvin i ungefär en timme. Fullerenen som ursprungligen avsatts i uppvärmningsapparaten dekristalliseras på grund av värmen och omkristalliseras därefter när temperaturen sänks. Denna övergripande process, känd som glödgning, är över femtio gånger snabbare än den äldre tekniken för att producera fullerenkristaller.

"Genom att använda vår metod, massproduktion av endimensionella fullerenkristaller kan produceras på en timme. De producerade fullerenkristallerna som vi kallade "fullerenfinnade mikropillar (FFMP)" har en distinkt struktur, sa Oya.

Teamet är också övertygat om att fullerenkristallerna som produceras i denna nya, En mer effektiv produktionsprocess kommer att ha liknande egenskaper som fullerenkristaller som fullerennannowhiskers som tillverkas med de äldre metoderna.

"FFMP förväntas ha elektrisk ledningsförmåga och n-typ halvledarfunktionalitet, " sa Oya.

Fler tester krävs för att bekräfta att FFMP verkligen behåller de egenskaper som är så användbara för elektronisk implementering, men positiva resultat kan innebära solceller med mycket högre effektivitet, extremt små kretsar integrerade i flexibla enheter till exempel.

Teamet har redan undersökt denna glödgning under olika miljöförhållanden, temperaturer, och uppvärmningstid. Efter att ha studerat processen, teamet har nu siktet inställt på att karakterisera FFMP i samband med en elektrisk komponent. "Som nästa steg i denna studie, att bekräfta och erhålla den elektriska ledningsförmågan och n-typs halvledarfunktionalitet förväntas, eftersom den vanliga fullerenen har sådana egenskaper. Dessutom, utveckling av "fulleren-finned nano-pelare (FFNP)" genom att modifiera processen förväntas också. Vi tror att FFMPs (eller FFNPs) kommer att vara användbara för fälteffekttransistorer, organiska solceller, och så vidare inom en snar framtid, sa Oya.

Det här kommer inte att vara första gången Oya och hans team tar sig an special, småskaliga material för användning i elektronik.

"Vi har redan haft en teknik för att göra kolnanorör, eller CNT—endimensionellt nano-kolmaterial—kompositpapper och CNT-komposittrådar/textilier som unika CNT-kompositmaterial, sade Oya. Därför, vi kommer att utveckla FFMP-kompositmaterial tillsammans med deras applikationer. Vi tror att de användbara FFMP-kompositerna (och kombinationen med CNT-kompositer) kommer att användas i vårt dagliga liv inom en snar framtid."