I ricercatori di tutto il mondo stanno studiando come possono manipolare le proprietà delle nanostrutture di carbonio per personalizzarle per scopi specifici; l'idea è di rendere commercialmente fattibili i promettenti materiali in formato mini. Un team della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) è ora riuscito a influenzare selettivamente le proprietà dei sistemi ibridi costituiti da nanostrutture di carbonio e un colorante.

Le nanostrutture di carbonio offrono un grande potenziale. Sia il grafene bidimensionale che i nanotubi di carbonio unidimensionali hanno proprietà uniche che li rendono interessanti quando si tratta di possibili applicazioni industriali. Le nanostrutture di carbonio potrebbero essere utilizzate in nuovi tipi di sistemi di energia solare in combinazione con un colorante che assorbe la luce a lunghezze d'onda nella gamma del vicino infrarosso, ad esempio. Così, a differenza dei tradizionali generatori di energia solare, questi nuovi sistemi utilizzerebbero non solo radiazioni con lunghezze d'onda nella gamma visibile, ma anche nella regione del vicino infrarosso. Questo è, però, solo una delle numerose potenziali aree di applicazione:le nanostrutture potrebbero essere utilizzate anche nella tecnologia dei sensori, negli elettrodi per touch screen e nei transistor ad effetto di campo.

Ma gli scienziati devono prima comprendere i meccanismi che si verificano all'interno dei sistemi ibridi costituiti da nanostrutture di carbonio e un colorante prima di poterli generare in una forma in cui possano essere impiegati in applicazioni reali. Un team di ricerca presso la Cattedra di Chimica Fisica I della FAU è ora un passo avanti verso il raggiungimento di questo obiettivo.

Alexandra Roth e Christoph Schierl del team guidato dal professor Guldi hanno creato sistemi ibridi costituiti da grafene e un colorante e nanotubi di carbonio e un colorante in laboratorio, vale a dire in fase liquida, una tecnica che mantiene bassi i costi e assicura che i materiali siano più facili da maneggiare. Di particolare vantaggio per la loro ricerca è stato il fatto che sono riusciti a generare e analizzare entrambi i sistemi ibridi contemporaneamente. Questo approccio ha permesso di valutare e valutare i dati per entrambi i sistemi e quindi confrontarli.

I cambiamenti nelle proprietà fotovoltaiche hanno indicato che i materiali avevano effettivamente formato sistemi ibridi. I ricercatori hanno potuto dimostrare che, mediante interazioni nello stato di base, il colorante ha avuto un effetto specifico sulle proprietà elettroniche delle nanostrutture di carbonio. Questa manipolazione riuscita delle proprietà dei sistemi ibridi ha avvicinato i ricercatori all'acquisizione della capacità di impiegare efficacemente queste nanostrutture di carbonio in applicazioni reali.

Inoltre, hanno anche scoperto che quando la luce veniva usata per stimolare i sistemi, ogni molecola di colorante ha trasferito un elettrone alle strutture di carbonio che è stato poi trasferito di nuovo al colorante dopo pochi nanosecondi, un requisito essenziale se i sistemi devono essere impiegati in celle solari sensibilizzate a colorante.