(Phys.org)—Un team LANL e collaboratori hanno fatto progressi nella comprensione di come i nanotubi di carbonio spostano le cariche create dalla luce. La ricerca ha applicazioni a basso costo, fotovoltaico interamente a base di carbonio e elementi di rilevamento della luce. Il loro lavoro misura il trasporto degli eccitoni (gli eccitoni sono piccoli pacchetti di energia costituiti da cariche positive e negative) in nanotubi di carbonio a temperatura ambiente in un ambiente colloidale. Un colloide è una sostanza che è distribuita uniformemente in un'altra sostanza, generalmente con particelle comprese tra 1 e 1, 000 nanometri di dimensione. La natura dell'ambiente colloidale influenza il trasporto di eccitoni a carica neutra lungo la spina dorsale di un nanotubo di carbonio.

Il trasporto degli eccitoni è descritto come "disordine limitato, " il che significa che il movimento del pacchetto di eccitoni è limitato a causa della natura dell'ambiente attaccato alla superficie del nanotubo. Gli eccitoni possono solo andare avanti e indietro perché sono confinati alla superficie del tubo, simile a una nave che viaggia lungo un fiume stretto che non può girarsi ma può solo andare avanti o indietro. In questo sistema, gli eccitoni percorrono alcuni nanometri in ogni direzione prima di invertire.

Il team di ricerca ha scoperto che la natura dell'interfaccia tra il tubo e l'ambiente circostante influisce fortemente sull'efficienza di questo trasporto avanti e indietro. Controllando l'ambiente colloidale per determinati fattori (alcune sostanze colloidali possono aumentare il trasporto), propongono che gli eccitoni possano viaggiare per un fattore cinque più lontano di quanto farebbero altrimenti. Nei loro esperimenti, gli eccitoni viaggiavano in nanotubi di carbonio superiori a quelli di qualsiasi altro materiale noto, e lo hanno fatto a temperatura ambiente.

Comprendere quali fattori governano il flusso degli eccitoni è importante per le applicazioni fotovoltaiche in cui le eccitazioni neutre prodotte dalla luce solare devono spostarsi verso un'interfaccia in cui possono separarsi in cariche positive e negative. Questa separazione crea una tensione che potrebbe caricare una batteria. Fornisce inoltre informazioni su come creare materiali efficaci per la raccolta della luce.

Nano lettere pubblicato questa ricerca.