(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Yale han desarrollado un método simple para controlar el "dopaje" de los nanotubos de carbono (CNT), un proceso químico que optimiza las propiedades de los tubos. Reportado el 29 de abril en Nano letras , el método podría mejorar la utilidad de los CNT dopados en una serie de nanotecnologías y electrónica flexible, incluidas las células de energía solar híbridas CNT-silicio.

Dirigido por André Taylor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Yale y Nilay Hazari del departamento de química de Yale, los investigadores desarrollaron un método que utiliza compuestos orgánicos con un núcleo metálico, conocidos como metalocenos, para producir dos tipos posibles de CNT dopados.

Se deposita una pequeña cantidad de metalocenos en solución sobre los CNT, que luego se hacen girar a alta velocidad. Este sencillo proceso de "recubrimiento por rotación" distribuye la solución de manera uniforme por la superficie de los CNT, resultando en altos niveles de dopaje que pueden mejorar la utilidad eléctrica.

Usando el método, los investigadores encontraron que el dopaje con metalocenos deficientes en electrones, como los que tienen un núcleo de cobalto, resulta en CNT con más "huecos" de electrones cargados positivamente que los electrones cargados negativamente disponibles para llenar esos huecos; estos CNT se conocen como "tipo p" debido a su carga positiva. Por otra parte, dopaje con metalocenos ricos en electrones, como los que tienen un núcleo de vanadio, da como resultado los CNT "tipo n" cargados negativamente, que tienen más electrones que huecos.

Según el equipo, que también incluye a los candidatos a doctorado Xiaokai Li (autor principal) y Louise Guard, los metalocenos son la primera familia genérica de moléculas que se ha demostrado que producen dopaje tanto de tipo p como de tipo n.

"Demostramos que al cambiar el metal coordinado de un metaloceno, en realidad podríamos convertir estos nanotubos de carbono de tipo p o tipo n a voluntad, e incluso podemos ir y venir entre los dos, "dijo Taylor, quien es profesor asociado de ingeniería química y ambiental. Hazari es profesor asistente de química.

El hallazgo es significativo, Taylor dijo, porque aunque el dopaje de tipo p es común e incluso ocurre naturalmente cuando los CNT interactúan con el aire, Los métodos de dopaje de tipo n anteriores producían niveles bajos de dopaje que no podían usarse de manera eficaz en los dispositivos. El método del equipo de Yale produjo una celda de silicio CNT de tipo n más de 450 veces más eficiente que las mejores celdas solares de este tipo.

"Si tiene una alta tasa de dopaje, entonces tienes un mejor transporte de electrones, mejor movilidad, y, en última instancia, un dispositivo que funcione mejor, "dijo Taylor." Como tal, estos hallazgos nos mueven un paso más hacia nuestro objetivo de mejorar la eficiencia de las células solares híbridas ".