Un equipo de la Universidad de Rice ha encontrado un método para producir películas casi transparentes de nanotubos de carbono conductores de electricidad. un objetivo perseguido por investigadores de todo el mundo.

El laboratorio del investigador de Rice Matteo Pasquali descubrió que los portaobjetos sumergidos en una solución de nanotubos puros en ácido clorosulfónico (CSA) los dejaban con una capa uniforme de nanotubos que, después de un procesamiento adicional, no tenía ninguna de las desventajas observadas con otros métodos.

Las películas pueden ser adecuadas para pantallas electrónicas flexibles y pantallas táctiles, según el artículo publicado este mes en la revista American Chemical Society ACS Nano .

"Creo que esta podría ser la forma en que se fabricarán los electrodos transparentes de alto rendimiento en el futuro, "dijo Pasquali, profesor de ingeniería química y biomolecular y de química. "La solución es sencilla. Es un proceso muy simple".

El método es escalable a procesos de alto rendimiento como ranura, Recubrimiento de deslizamiento y rodillo utilizado por la industria, Dijo Pasquali.

Una característica frustrante de los nanotubos, particularmente largos, es que se atraen en disolventes comunes, haciendo que sea un desafío dispersarlos. Se cree que los nanotubos largos son la clave de las películas de alto rendimiento.

Los investigadores han probado otras formas de evitar que se agreguen, Dijo Pasquali. La funcionalidad de los nanotubos (vestirlos con productos químicos) puede hacerlos menos atractivos entre sí, pero degrada sus deseables propiedades eléctricas. También se han probado combinaciones de tensioactivos y sonicación, pero los nanotubos se rompen durante la sonicación, y el tensioactivo deja un residuo que no se puede lavar, él dijo.

Estos métodos, combinado con varios medios de revestimiento mecánico, se han utilizado para crear películas de nanotubos, pero ninguno con el nivel de calidad alcanzado por el laboratorio Pasquali. Las películas de Rice que están hechas de nanotubos miles de veces más largas que anchas, permanecen eléctricamente estables después de más de tres meses, dijo la estudiante de posgrado y autora principal Francesca Mirri.

Los nanotubos literalmente, tuvo que pasar una prueba de fuego. "(CSA) es el ácido que usamos normalmente en nuestro laboratorio, así que lo primero que decimos cuando obtenemos un nuevo tipo de nanotubos de carbono es, 'OK, pongámoslo en ácido y veamos que pasa, ", Dijo Mirri. En investigaciones anteriores, El laboratorio de Pasquali había determinado que la CSA puede disolver nanotubos de alta calidad porque el ácido induce fuerzas repulsivas entre los tubos que contrarrestan la fuerza de van der Waals que los une.

Mirri y sus colegas produjeron películas combinando nanotubos de carbono de pared simple o doble con CSA en varias concentraciones. Sumergieron portaobjetos de vidrio en las soluciones de nanotubos con un brazo motorizado para garantizar un recubrimiento uniforme a medida que los portaobjetos se retiraban de manera constante.

Usaron cloroformo para coagular el ácido y secar los portaobjetos, seguido de un lavado con éter dietílico. Los investigadores se sorprendieron al descubrir que el cloroformo no interrumpió la fina capa de líquido. El resultado fue una película de varios nanómetros de espesor que proporcionó la mejor compensación entre transparencia y resistencia de la hoja. una medida de conductividad.

Mirri ve las películas de nanotubos como una alternativa viable al óxido de indio y estaño (ITO), la capa conductora estándar actual en pantallas transparentes. "Todo el mundo utiliza ITO para aplicaciones comerciales, pero el problema es que es una cerámica y muy frágil, ", dijo." No es bueno para la electrónica flexible, y también requiere procesos de alta temperatura o vacío para producir; que consume más energía y la encarece.

"Nuestra película delgada para algo como un teléfono celular necesitaría muy poco material, unos pocos microgramos de nanotubos, por lo que no sería tan costoso, pero tendría propiedades similares en transparencia y conductividad a ITO, " ella dijo.