Un descubrimiento realizado por un equipo de investigación de NDSU y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología muestra que la flexibilidad y durabilidad de las películas y recubrimientos de nanotubos de carbono están íntimamente vinculados a sus propiedades electrónicas. La investigación podría algún día impactar en dispositivos electrónicos flexibles como células solares y sensores portátiles. La investigación también brindó a un joven estudiante de secundaria prometedor la oportunidad de trabajar en el laboratorio con científicos de clase mundial. poner en marcha su potencial carrera científica.

El equipo de investigación dirigido por Erik Hobbie, está trabajando para determinar por qué las películas delgadas hechas de nanotubos de carbono de pared simple metálicos son superiores para aplicaciones potenciales que exigen tanto rendimiento electrónico como durabilidad mecánica. “Una razón simple es que los nanotubos metálicos tienden a transportar la carga más fácilmente cuando se tocan entre sí, —Dijo Hobbie. "Pero otra razón menos obvia tiene que ver con cuánto pueden flexionarse las películas sin cambiar su estructura a escalas muy pequeñas".

Los resultados del estudio aparecen en “Durabilidad electrónica de películas transparentes flexibles de nanotubos de carbono de pared simple de tipo específico, "Publicado en ACS Nano.

El equipo incluye al estudiante graduado de NDSU John M. Harris; el investigador postdoctoral Ganjigunte R. Swathi Iyer; Anna K. Bernhardt, Asistente a la Escuela del Gobernador de Dakota del Norte; y los investigadores del NIST, Ji Yeon Huh, Steven D. Hudson y Jeffrey A. Fagan.

Existe un gran interés en utilizar películas y recubrimientos de nanotubos de carbono como electrodos transparentes flexibles en dispositivos electrónicos como las células solares. “Nuestra investigación demuestra que la flexibilidad y durabilidad de estas películas están íntimamente ligadas a sus propiedades electrónicas, —Dijo Hobbie. "Esta es una idea muy nueva, con suerte, generará una nueva serie de estudios y preguntas centradas en los orígenes y consecuencias exactos de este efecto ”.

Dicha investigación podría potencialmente resultar en material que reduzca los costos de las células solares y conduzca a la capacidad de usarlas en ropa o electrónicos plegables. Dispositivos electrónicos actualmente en el mercado que requieren electrodos transparentes, como pantallas táctiles y células solares, normalmente utilizan óxido de indio y estaño, un material cada vez más caro. "También es muy frágil, "Dijo Hobbie, "Lo que implica que no se puede utilizar en dispositivos que requieren flexibilidad mecánica, como dispositivos electrónicos portátiles o plegables".

Los nanotubos de carbono de pared simple muestran una promesa significativa como recubrimientos conductores transparentes con componentes electrónicos sobresalientes, propiedades mecánicas y ópticas. “Una característica particularmente atractiva de estas películas es que las propiedades físicas se pueden ajustar mediante la adición o sustracción de una cantidad relativamente pequeña de nanotubos, —Dijo Hobbie. "Las películas delgadas fabricadas con estos materiales tienen un enorme potencial para aplicaciones de electrónica flexible, incluida la sustitución del óxido de indio y estaño en pantallas de cristal líquido y dispositivos fotovoltaicos ".

Las películas delgadas hechas de nanotubos de carbono metálicos de pared simple muestran una mejor durabilidad como recubrimientos conductores transparentes flexibles, que los investigadores atribuyen a una combinación de rendimiento mecánico superior y conductividad interfacial más alta. El equipo de investigación encontró diferencias significativas en las manifestaciones electrónicas de las arrugas de película delgada, dependiendo del tipo electrónico de los nanotubos, y examinó los mecanismos subyacentes.

Los resultados del estudio sugieren que las películas metálicas producen recubrimientos conductores transparentes más flexibles; tienen una conductividad más alta y son más duraderas. “Nuestros resultados son relevantes para una serie de esfuerzos en curso en películas conductoras transparentes y dispositivos electrónicos flexibles, —Dijo Hobbie.

La investigación fue apoyada por la National Science Foundation a través de CMMI-0969155 y el Departamento de Energía de EE. UU. A través de DE-FB36-08GO88160.