Mejorar la emisión de electrones de los nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) es clave para aplicaciones que van desde cátodos fríos utilizados en microscopios electrónicos de alta resolución hasta sistemas portátiles de imágenes de rayos X. En un artículo publicado recientemente en Nanotecnología , un equipo dirigido por el profesor My Ali El Khakani, del Centro de Investigación Energie Matériaux Télécommunications del INRS (INRS-EMT), ha informado de un enfoque original para el desarrollo de nuevos MWCNT grafinados con propiedades mejoradas de emisión de electrones de campo (FEE).

Las puntas de estos MWCNT están hechas de láminas de grafeno desplegadas. Al decorar adecuadamente esas láminas de grafeno con nanopartículas de oro, el equipo de INRS-EMT pudo aumentar significativamente la densidad de los sitios emisores de electrones, y así mejorar su desempeño FEE. El editor de la revista eligió una imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estas impresionantes estructuras FEE nanohíbridas para que apareciera en la portada del Nanotecnología diario.

Los MWCNT son excelentes emisores de electrones de campo debido a su estabilidad y conducción electrónica a temperatura ambiente. pero aún existen desafíos para maximizar su corriente de emisión con el campo eléctrico aplicado más bajo posible. En este contexto, Se demostró que el proceso de crecimiento de dos pasos desarrollado por los investigadores del INRS mejora eficazmente el rendimiento FEE de estos nuevos cátodos emisores de electrones fríos.

El equipo utilizó un proceso de deposición de vapor químico mejorado con plasma (PECVD) para hacer crecer los nanotubos de carbono, mientras se optimizan las condiciones de crecimiento del plasma para producir MWCNT con puntas hechas de láminas de grafeno desplegadas. En un segundo paso, capitalizando su experiencia en el campo de la ablación con láser, decoraron estas estructuras grafinadas-MWCNT (g-MWCNT) con nanopartículas de oro de 2-3 nm de diámetro (Au-NP). Las nuevas estructuras nanohíbridas (g-MWCNT / Au-NP) tienen una densidad significativamente mayor de sitios emisores de electrones, lo que mejora enormemente la emisión de electrones de campo. "La estructura electrónica única del grafeno junto con su topografía de superficie particular lo convierten en un sustrato ideal para la decoración con nanopartículas de oro. Esas Au-NP contribuyen positivamente al proceso FEE a través de la mejora del campo de electrones locales, que a su vez maximiza la emisión de electrones de estos nanohíbridos g-MWCNT / Au-NP, "explica el profesor El Khakani.

El desarrollo de estos nuevos emisores nanohíbridos abre nuevas perspectivas para su aplicación como cátodos fríos en portátiles, baja tensión, fuentes de electrones muy brillantes.