Süsinik värv: loodud esimest korda värvilised õhukesed nanotorude filmid

Zeitgeist Addendum (Aprill 2019).

Anonim

Soome Aalto ülikoolis välja töötatud meetod võib toota vikerkaare valitud toonides suuri koguseid prügikaste ühetasandiliste süsiniku nanotorude. Saladus on peenelt valmistatud tootmisprotsess ja väike annus süsinikdioksiidi. Filmid võivad leida rakendusi puutetundliku ekraani tehnoloogiatesse või uut tüüpi päikesepatareide katteainena.

Elektroonikast ja uutest puutetundliku ekraaniga seadmetest on paljudes kasutusvaldkondades leidnud palju erinevaid kasutusvõimalusi, mis on ümmargused süsiniku nanotorud või ühe aatomi paksud grafeeni kihid. Oma olemuselt on süsiniku nanotorud tavaliselt mustad või tumehallid.

Aalto Ülikooli teadlased esitasid oma uue uuringu, mis avaldati Ameerika Keemia Seltsi ajakirjas (JACS), meetodit, kuidas kontrollida süsinik-nanotoru õhukeste kilede valmistamist nii, et neil oleksid erinevad värvid, näiteks roheline, pruun või hõbedane hall.

Uurijad usuvad, et see on esimene kord, kui värvilisi süsinik-nanotorusid on toodetud otsese sünteesi abil. Nende leiutise abil tekitatakse värv tootmisprotsessi koheselt, mitte viimistletud sünteesitud torude puhastusmeetodite abil.

Otsese sünteesi korral võib valmistada suures koguses puhtaid proovi materjale, vältides samal ajal toote kahjustamist puhastusprotsessis, mis muudab selle rakenduste jaoks kõige atraktiivsemaks.

"Teoorias võib neid värvilisi õhukeseid filme kasutada paljude erinevate värvidega puuteekraanide valmistamiseks või päikesepatareid, millel on täiesti uut tüüpi optilised omadused, " ütleb Aalto Ülikooli professor Esko Kauppinen.

Et saada süsiniku struktuure värvide kuvamiseks, on iseenesest feat. Värvimise võimaldamiseks vajalikud meetodid tähendavad ka nanoobitruktuuride struktuuri üksikasjalikku kontrollimist. Kauppinen ja tema meeskonna unikaalne meetod, mis kasutab metalli ja süsiniku aerosoole, võimaldab neil nanotorude struktuuri hoolikalt manipuleerida ja juhtida otse tootmisprotsessist.

"Kasvavad süsiniku nanotorud on mingil viisil nagu puude istutamine: me vajame seemneid, sööta ja päikese soojusenergiat. Meie jaoks on raua aerosoolist nanotorud katalüsaatoriks või seemneteks, süsinikmonooksiidi kui süsiniku allikaks, nii et toitu ja reaktor annab soojust temperatuuril üle 850 ° C, "ütleb dr. Hua Jiang, Aalto Ülikooli vanemteadur.

Professor Kauppineni rühmal on pikk ajalugu nende väga ressursside kasutamisel oma ainsuses tootmismeetodis. Oma repertuaari lisamiseks on nad hiljuti katsetanud väikeste süsinikdioksiidi annuste manustamist tootmisprotsessi.

"Süsinikdioksiid toimib sellisena siirdematerjalina, mida saame kasutada erinevate värvide süsiniku nanotorude kasvu häälestamiseks, " selgitab Jiang.

Arenenud elektroonilise difraktsioonitehnikaga võisid teadlased välja selgitada oma õhukeste kilede täpse aatomi skaala struktuuri. Nad leidsid, et neil on väga kiraalsed jaotused, mis tähendab, et torude seinte kärgstruktuuride orientatsioon on kogu proovis peaaegu ühtlane. Kiraalsus enam-vähem dikteerib elektriomadusi, mida süsinik-nanotorud võivad omada, samuti nende värvi.

Aalto Ülikoolis välja töötatud meetod lubab lihtsat ja väga skaalautuvat meetodit suure süsinikusisaldusega süsinikust nanotoru õhukese kile valmistamiseks.

"Tavaliselt peate valima masstootmise või süsiniknanotorude struktuuri üle head kontrolli. Meie läbimurdega võime mõlemat teha, " usub grupi doktorant Dr Qiang Zhang.

Järelkäsitlus on juba käimas.

"Me tahame mõista teadust, kuidas süsinikdioksiid lisab nanotorude struktuuri ja tekitab värve. Meie eesmärk on saavutada täieliku kontrolli kasvuprotsessi üle, nii et ühe seinaga süsinikust nanotorusid saaks kasutada ehitusplokkide kujul. nanoelektroonika seadmete uus põlvkond, "ütleb professor Kauppinen.

menu
menu