Att förbättra elektronemissionen från flerväggiga kolnanorör (MWCNT) är nyckeln för tillämpningar som sträcker sig från kalla katoder som används i högupplösta elektronmikroskop till bärbara röntgenbildsystem. I en tidning som nyligen publicerades i Nanoteknik , ett team ledd av professor My Ali El Khakani, från Energie Matériaux Télécommunications Research Centre vid INRS (INRS-EMT), har rapporterat ett originellt tillvägagångssätt för utvecklingen av nya grafenerade MWCNT med förbättrade fältelektronemissionsegenskaper (FEE).
Spetsarna på dessa MWCNT är gjorda av utplacerade grafenark. Genom att på lämpligt sätt dekorera dessa grafenark med guld nanopartiklar, INRS-EMT-teamet kunde avsevärt öka tätheten av elektronemitterande platser, och därigenom förbättra deras FEE-prestanda. En transmissionselektronmikroskopi (TEM) bild av dessa imponerande nanohybrid FEE-strukturer valdes av tidskriftsredaktören för att visas på försättssidan av Nanoteknik tidning.
MWCNT är utmärkta fältelektronemittrar på grund av deras stabilitet och elektroniska ledning vid rumstemperatur, men det finns fortfarande utmaningar att maximera sin emissionsström vid lägsta möjliga pålagda elektriska fält. I detta sammanhang, den tvåstegs-tillväxtprocess som utvecklats av INRS-forskare visades effektivt förbättra FEE-prestandan hos dessa nya kalla elektronemitterande katoder.
Teamet använde en plasma-förstärkt kemisk ångdeposition (PECVD) process för att odla kolnanorören, samtidigt som plasmatillväxtförhållandena optimeras för att producera MWCNTs med spetsar gjorda av utplacerade grafenark. I ett andra steg, genom att dra nytta av deras expertis inom området laserablation, de dekorerade dessa grafenerade-MWCNT (g-MWCNT) strukturer med 2-3 nm-diameter guld nanopartiklar (Au-NP). De nya nanohybridstrukturerna (g-MWCNT/Au-NP) har en betydligt högre täthet av elektronemitterande platser, vilket kraftigt ökar fältelektronemissionen. "Den unika elektroniska strukturen hos grafen tillsammans med dess speciella yttopografi gör det till ett idealiskt substrat för dekoration med guldnanopartiklar. Dessa Au-NP bidrar positivt till FEE-processen genom förbättringen av det lokala elektronfältet, vilket i sin tur maximerar elektronemissionen från dessa g-MWCNT/Au-NP nanohybrider, " förklarar professor El Khakani.
Utvecklingen av dessa nya nanohybridsändare öppnar nya möjligheter för deras tillämpning som kalla katoder i bärbara, låg spänning, mycket briljanta elektronkällor.
