Los investigadores de Skoltech y sus colegas de la Universidad de Aalto han descubierto que el dopaje electroquímico con líquido iónico puede mejorar significativamente las propiedades ópticas y eléctricas de los conductores transparentes hechos de películas de nanotubos de carbono de pared simple. Los resultados fueron publicados en la revista Carbón .

Un nanotubo de carbono de pared simple (SWCNT) es una hoja de grafeno enrollada sin costuras, una lista de grafito que tiene un átomo de espesor. Al igual que otros nuevos alótropos de carbono, Los SWCNT demuestran propiedades únicas que pueden emplearse en dispositivos electrónicos novedosos que utilizamos en nuestra vida diaria. Una de las aplicaciones más prometedoras son los conductores transparentes, que puede ser útil en medicina, energía verde, y otros campos:aquí, Las películas SWCNT pueden reemplazar el óxido de indio-estaño (ITO) estándar industrial. Son altamente conductivos, flexible, estirable y puede doparse fácilmente debido al hecho de que todos los átomos del nanotubo se encuentran en su superficie.

El dopaje de SWCNT permite aumentar significativamente la conductividad de la película al eliminar las barreras de Schottky entre los tubos de diferente naturaleza y aumentar la concentración de portadores de carga. Es más, el proceso de dopaje conduce a un aumento en la transmitancia de las películas debido a la sustitución de las transiciones ópticas.

Si bien el dopaje por adsorción sigue siendo una de las técnicas más prometedoras para la modificación de SWCNT, este método carece de uniformidad y reversibilidad. En el nuevo estudio, Los investigadores proponen un nuevo método reversible para ajustar el nivel de Fermi de SWCNT, aumentando drásticamente la conductividad mientras se suprimen las transiciones ópticas. Para esto, utilizaron dopaje electroquímico con un líquido iónico con una gran ventana de potencial, lo que facilita un alto nivel de dopaje.

"Colocamos la película delgada SWCNT en una celda electroquímica y usamos un esquema estándar de tres electrodos para aplicar el potencial a los nanotubos. Al aplicar el potencial negativo / positivo a la película SWCNT, se forma una doble capa eléctrica en la interfaz SWCNT / líquido iónico. Este último actúa como un condensador de placa paralela que provoca la inyección de carga positiva / negativa en la superficie de la película SWCNT y, en consecuencia, el cambio de nivel de Fermi, "explica Daria Kopylova, el primer autor del estudio y científico investigador principal de Skoltech.

Los científicos pudieron demostrar que su método electroquímico puede ayudar a alcanzar niveles de dopaje extremadamente altos. comparable a los mejores resultados para películas SWCNTs dopadas recientemente publicadas en el campo.

"El proceso es completamente reversible, por lo que se puede utilizar para ajustar la estructura electrónica de los nanotubos de carbono de pared simple en tiempo real. Operando con el voltaje de la puerta, puede controlar tanto la transmitancia óptica como la conductividad eléctrica de las películas. Los resultados abren nuevas vías para la electrónica del futuro, dispositivos electrocrómicos, e ionotrónica, "dice Albert Nasibulin, jefe del Laboratorio de Nanomateriales del Centro Skoltech de Fotónica y Materiales Cuánticos.