Il miglioramento dell'emissione di elettroni dei nanotubi di carbonio multiparete (MWCNT) è fondamentale per applicazioni che vanno dai catodi freddi utilizzati nei microscopi elettronici ad alta risoluzione ai sistemi di imaging a raggi X portatili. In un articolo recentemente pubblicato su Nanotecnologia , un team guidato dal professor My Ali El Khakani, dal Centro di Ricerca Energie Matériaux Télécommunications dell'INRS (INRS-EMT), ha riportato un approccio originale per lo sviluppo di nuovi MWCNT grafenati con proprietà potenziate di emissione di elettroni di campo (FEE).
Le punte di questi MWCNT sono realizzate con fogli di grafene dispiegati. Decorando opportunamente quei fogli di grafene con nanoparticelle d'oro, il team INRS-EMT è stato in grado di aumentare significativamente la densità dei siti che emettono elettroni, e quindi migliorare le loro prestazioni FEE. Un'immagine di microscopia elettronica a trasmissione (TEM) di queste imponenti strutture FEE nanoibride è stata scelta dall'editore della rivista per essere pubblicata sulla copertina del Nanotecnologia rivista.
Gli MWCNT sono eccellenti emettitori di elettroni di campo grazie alla loro stabilità e conduzione elettronica a temperatura ambiente, ma ci sono ancora sfide per massimizzare la loro corrente di emissione al campo elettrico applicato più basso possibile. In tale contesto, è stato dimostrato che il processo di crescita in due fasi sviluppato dai ricercatori dell'INRS migliora efficacemente le prestazioni FEE di questi nuovi catodi a emissione di elettroni freddi.
Il team ha utilizzato un processo di deposizione chimica da vapore potenziato al plasma (PECVD) per far crescere i nanotubi di carbonio, ottimizzando le condizioni di crescita del plasma per produrre MWCNT con punte realizzate con fogli di grafene dispiegati. In un secondo passaggio, capitalizzando la loro esperienza nel campo dell'ablazione laser, hanno decorato queste strutture grafenate-MWCNT (g-MWCNT) con nanoparticelle d'oro di 2-3 nm di diametro (Au-NP). Le nuove strutture nanoibride (g-MWCNT/Au-NP) hanno una densità significativamente maggiore di siti che emettono elettroni, che migliora notevolmente l'emissione di elettroni di campo. "La struttura elettronica unica del grafene insieme alla sua particolare topografia superficiale lo rendono un substrato ideale per la decorazione con nanoparticelle d'oro. Quelle Au-NP contribuiscono positivamente al processo FEE attraverso il potenziamento del campo elettronico locale, che a sua volta massimizza l'emissione di elettroni da questi nanoibridi g-MWCNT/Au-NP, " spiega il professor El Khakani.
Lo sviluppo di questi nuovi emettitori nanoibridi apre nuove prospettive per la loro applicazione come catodi freddi in dispositivi portatili, basso voltaggio, sorgenti di elettroni altamente brillanti.
