Ett team från Rice University har hittat en metod för att producera nästan transparenta filmer av elektriskt ledande kolnanorör, ett mål eftersträvat av forskare runt om i världen.

Risforskaren Matteo Pasqualis labb fann att objektglas doppat i en lösning av rena nanorör i klorsulfonsyra (CSA) lämnade dem med ett jämnt lager av nanorör som, efter ytterligare bearbetning, hade inga av de nackdelar man sett med andra metoder.

Filmerna kan vara lämpliga för flexibla elektroniska displayer och pekskärmar, enligt tidningen som publicerades denna månad i tidskriften American Chemical Society ACS Nano .

"Jag tror att det här kan vara så som högpresterande transparenta elektroder tillverkas i framtiden, sa Pasquali, professor i kemi och biomolekylär teknik och i kemi. "Lösningen är enkel. Det är en väldigt enkel process."

Metoden är skalbar till processer med hög genomströmning som slot, glid- och rullbeläggning som används av industrin, sa Pasquali.

En frustrerande egenskap hos nanorör, särskilt långa, är att de attraherar varandra i vanliga lösningsmedel, gör det till en utmaning att skingra dem. Långa nanorör tros vara nyckeln till högpresterande filmer.

Forskare har försökt andra sätt att hindra dem från att samlas, sa Pasquali. Funktionaliserande nanorör – att klä dem med kemikalier – kan göra dem mindre attraktiva för varandra, men det försämrar deras önskvärda elektriska egenskaper. Kombinationer av ytaktiva ämnen och sonikering har också prövats, men nanorören går sönder under sonikering, och det ytaktiva medlet lämnar en rest som inte kan tvättas bort, han sa.

Dessa metoder, kombinerat med olika metoder för mekanisk beläggning, har använts för att skapa nanorörsfilmer, men ingen med den kvalitetsnivå som uppnåtts av Pasquali-labbet. Rice-filmerna som är gjorda av nanorör tusentals gånger längre än de är breda, förbli elektriskt stabil efter mer än tre månader, sa doktoranden och huvudförfattaren Francesca Mirri.

Nanorören, bokstavligen, fick klara ett syratest. "(CSA) är den syra vi vanligtvis använder i vårt labb, så det första vi säger när vi får en ny typ av kolnanorör är, 'OK, låt oss lägga det i syra och se vad som händer, "" sa Mirri. I tidigare forskning, Pasqualis labb hade bestämt att CSA kan lösa upp högkvalitativa nanorör eftersom syran inducerar frånstötande krafter mellan rören som uppväger van der Waals-kraften som drar dem samman.

Mirri och hennes kollegor producerade filmer genom att kombinera enkel- eller dubbelväggiga kolnanorör med CSA i olika koncentrationer. De doppade objektglas i nanorörslösningarna med en motoriserad arm för att säkerställa en jämn beläggning när objektglasen stadigt drogs tillbaka.

De använde kloroform för att koagulera syran och torka objektglasen, följt av en tvätt av dietyleter. Forskarna blev förvånade över att finna att kloroformen inte störde det tunna vätskeskiktet. Resultatet blev en film flera nanometer tjock som gav den bästa avvägningen mellan transparens och arkmotstånd, ett mått på konduktivitet.

Mirri ser nanorörsfilmer som ett lönsamt alternativ till indiumtennoxid (ITO), det nuvarande standardlagret i transparenta displayer. "Alla använder ITO för kommersiella tillämpningar, men problemet är att det är en keramisk och riktigt ömtålig, " sa hon. "Det är inte bra för flexibel elektronik, och kräver också högtemperatur- eller vakuumprocesser för att producera; som använder mer energi och gör det dyrare.

"Vår tunna film för något som en mobiltelefon skulle behöva väldigt lite material - några mikrogram nanorör - så det skulle inte vara så dyrt, men det skulle ha liknande egenskaper i transparens och konduktivitet som ITO, " Hon sa.