Las películas conductoras transparentes (TCF) tienen muchas aplicaciones en pantallas táctiles, diodos emisores de luz orgánicos y células solares. Estas aplicaciones necesitan materiales que sean fuertes, energéticamente eficiente y estable, por eso las empresas y los investigadores están interesados ​​en materiales a base de carbono. Esto se aplica especialmente a las redes de nanotubos de carbono de pared simple, que se espera que sustituyan a las películas de óxido metálico que se utilizan actualmente.

El grafeno es el material más fino imaginable; es solo una capa atómica de átomos de carbono. Al enrollar esto en un cilindro se forma un nanotubo de carbono, que es más adecuado para transportar electricidad en aplicaciones del mundo real. En un artículo publicado en ACS Nano , Científicos de la Universidad Aalto y la Universidad de Viena introducen un material híbrido elaborado mediante la combinación de nanotubos de carbono y grafeno. lo que mejora la conductividad de la película más allá de lo que es posible cuando se utilizan cada una de estas estructuras componentes por separado.

El grupo del profesor Kauppinen en Aalto tiene años de experiencia en la fabricación de nanotubos de carbono para TCF. Este nuevo trabajo aplica las técnicas que han desarrollado para colocar redes de nanotubos aleatorias limpias y densamente empaquetadas en grafeno. "Esta es otra aplicación de las tecnologías que hemos desarrollado durante las últimas décadas. En pocas palabras, este trabajo trata sobre cómo los dos materiales se juntan sin disolventes, "Explica Kauppinen.

En el estudio, los científicos utilizaron un proceso llamado termoforesis para depositar nanotubos en electrodos de grafeno prefabricados. Las conductividades de las películas híbridas fueron aproximadamente el doble de lo previsto.

Los experimentos realizados por el equipo de la Universidad de Viena, dirigido por Jani Kotakoski, mostró que las fuertes interacciones eléctricas del grafeno mejoraron el flujo de electrones entre los nanotubos al fomentar el túnel de carga. El equipo utilizó un microscopio electrónico de transmisión de barrido para observar el material en la escala de átomos individuales, y vio que la interacción de van der Waals entre el grafeno y los nanotubos era lo suficientemente fuerte como para colapsar los haces circulares de nanotubos en cintas planas.

El científico principal del grupo de Viena, Kimmo Mustonen, explica:"Este es un enfoque realmente ingenioso. El transporte de carga en los nanomateriales es muy sensible a cualquier factor externo. Lo que realmente desea es evitar pasos de procesamiento innecesarios si su objetivo es hacer la película conductora ideal". Mustonen agrega, "En realidad, es bastante notable. Por supuesto, sabíamos que la interacción es bastante fuerte. Por ejemplo, piense en el grafito; es solo una gran cantidad de capas de grafeno unidas por el mismo mecanismo. Sin embargo, no esperábamos que tuviera un impacto tan fuerte en la conductividad ".

Los resultados brindan oportunidades para mejorar la conductividad de nanomateriales híbridos similares. El artículo fue publicado en " ACS Nano "en septiembre de 2019.