Un team della Rice University ha trovato un metodo per produrre pellicole quasi trasparenti di nanotubi di carbonio elettricamente conduttivi, un obiettivo ricercato dai ricercatori di tutto il mondo.

Il laboratorio del ricercatore del riso Matteo Pasquali ha scoperto che i vetrini immersi in una soluzione di nanotubi puri in acido clorosolfonico (CSA) li lasciavano con uno strato uniforme di nanotubi che, dopo ulteriori lavorazioni, non presentava nessuno degli svantaggi riscontrati con altri metodi.

Le pellicole possono essere adatte per display elettronici flessibili e touchscreen, secondo il documento pubblicato questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .

"Penso che questo potrebbe essere il modo in cui verranno realizzati gli elettrodi trasparenti ad alte prestazioni in futuro, "disse Pasquali, professore di ingegneria chimica e biomolecolare e di chimica. "La soluzione è semplice. È un processo molto semplice".

Il metodo è scalabile per processi ad alto rendimento come slot, rivestimento di diapositive e rulli utilizzato dall'industria, ha detto Pasquali.

Una caratteristica frustrante dei nanotubi, particolarmente lunghi, è che si attraggono nei comuni solventi, rendendo una sfida per disperderli. Si ritiene che i nanotubi lunghi siano la chiave per i film ad alte prestazioni.

I ricercatori hanno provato altri modi per impedire loro di aggregarsi, ha detto Pasquali. Funzionalizzare i nanotubi – rivestirli di sostanze chimiche – può renderli meno attraenti l'uno per l'altro, ma degrada le loro proprietà elettriche desiderabili. Sono state provate anche combinazioni di tensioattivi e sonicazione, ma i nanotubi si rompono durante la sonicazione, e il tensioattivo lascia un residuo che non può essere lavato via, Egli ha detto.

Questi metodi, combinato con vari mezzi di rivestimento meccanico, sono stati utilizzati per creare film di nanotubi, ma nessuno con il livello di qualità raggiunto dal laboratorio Pasquali. I film di riso che sono fatti di nanotubi migliaia di volte più lunghi di quanto siano larghi, rimanere elettricamente stabile dopo più di tre mesi, ha affermato la studentessa laureata e autrice principale Francesca Mirri.

I nanotubi, letteralmente, ha dovuto superare una prova dell'acido. "(CSA) è l'acido che usiamo tipicamente nel nostro laboratorio, quindi la prima cosa che diciamo quando otteniamo un nuovo tipo di nanotubi di carbonio è, 'OK, mettiamolo nell'acido e vediamo cosa succede, '" ha detto Mirri. In precedenti ricerche, Il laboratorio di Pasquali aveva determinato che il CSA può dissolvere nanotubi di alta qualità perché l'acido induce forze repulsive tra i tubi che controbilanciano la forza di van der Waals che li unisce.

Mirri e i suoi colleghi hanno prodotto film combinando nanotubi di carbonio a parete singola o doppia con CSA in varie concentrazioni. Hanno immerso i vetrini nelle soluzioni di nanotubi con un braccio motorizzato per garantire un rivestimento uniforme mentre i vetrini venivano ritirati costantemente.

Hanno usato il cloroformio per coagulare l'acido e asciugare i vetrini, seguito da un lavaggio di dietil etere. I ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che il cloroformio non ha interrotto il sottile strato di liquido. Il risultato è stato un film spesso diversi nanometri che ha fornito il miglior compromesso tra trasparenza e resistenza del foglio, una misura di conducibilità.

Mirri vede i film di nanotubi come una valida alternativa all'ossido di indio e stagno (ITO), l'attuale strato conduttivo standard nei display trasparenti. "Tutti usano ITO per applicazioni commerciali, ma il problema è che è una ceramica e molto fragile, " ha detto. "Non va bene per l'elettronica flessibile, e richiede anche processi ad alta temperatura o sotto vuoto per produrre; che consuma più energia e la rende più costosa.

"Il nostro film sottile per qualcosa come un telefono cellulare avrebbe bisogno di pochissimo materiale, pochi microgrammi di nanotubi, quindi non sarebbe così costoso, ma avrebbe proprietà simili in trasparenza e conducibilità a ITO, " lei disse.