(Phys.org) —Yale University -forskare har utvecklat en enkel metod för att kontrollera "dopning" av kolnanorör (CNT), en kemisk process som optimerar rörens egenskaper. Rapporterade 29 april i Nano bokstäver , metoden kan förbättra användningen av dopade CNT i ett antal nanotekniker och flexibel elektronik, inklusive hybrid-solenergiceller från CNT-kisel.

Leds av André Taylor från Yale School of Engineering &Applied Science och Nilay Hazari från Yales kemiavdelning, forskarna utvecklade en metod som använder organiska föreningar med en metallkärna - känd som metallocener - för att producera två möjliga typer av dopade CNT.

En liten mängd metallocener i lösning deponeras på CNT, som sedan roteras med hög hastighet. Denna enkla "spinnbeläggning" -process sprider lösningen jämnt över ytan på CNT:erna, vilket resulterar i höga dopningsnivåer som kan förbättra elförbrukningen.

Med hjälp av metoden, forskarna fann att dopning med elektronbristiga metallocener, som de med en koboltkärna, resulterar i CNT med mer positivt laddade elektron "hål" än tillgängliga negativt laddade elektroner för att fylla dessa hål; dessa CNT är kända som "p-typ" på grund av deras positiva laddning. Å andra sidan, dopning med elektronrika metallocener, som de med en vanadinkärna, resulterar i negativt laddade "n-typ" CNT, som har fler elektroner än hål.

Enligt laget, som också inkluderar doktorander Xiaokai Li (huvudförfattare) och Louise Guard, metallocener är den första generiska familjen av molekyler som demonstreras för att producera både p-typ och n-typ dopning.

"Vi visade att genom att ändra koordinatmetallen i en metallocen, vi kunde faktiskt göra dessa kolnanorör av p-typ eller n-typ efter behag, och vi kan till och med gå fram och tillbaka mellan de två, "sa Taylor, som är docent i kemi- och miljöteknik. Hazari är biträdande professor i kemi.

Fyndet är betydande, Taylor sa, för även om dopning av p-typ är vanlig och till och med förekommer naturligt när CNT interagerar med luft, tidigare n-typ dopningsmetoder gav låga dopningsnivåer som inte effektivt kunde användas i enheter. Yale-teamets metod producerade en n-typ CNT-kiselcell mer än 450 gånger effektivare än de bästa solcellerna av denna typ.

"Om du har en hög dopningsgrad, då har du bättre elektrontransport, bättre rörlighet, och i slutändan en bättre fungerande enhet, "sa Taylor." Som sådan, dessa fynd för oss ett steg längre mot vårt mål att förbättra effektiviteten hos hybrid -solceller. "