פחמן בצבע: הראשון אי פעם צבעוני סרטים דקות של צינורות שנוצרו

Anonim

שיטה שפותחה באוניברסיטת Aalto, פינלנד, יכולה לייצר כמויות גדולות של צינורות פחמן חד-קירתיים בגדרות נבחרות של הקשת. הסוד הוא תהליך ייצור עדין - ומנה קטנה של פחמן דו חמצני. הסרטים יכולים למצוא יישומים בטכנולוגיות מסך מגע או כמו סוכני ציפוי עבור סוגים חדשים של תאים סולאריים.

צינורות פחמן חד-קירתיים, או גיליונות של שכבות עבה של אטום אחד של גרפן, התגלגלו לגדלים שונים וצורות שונות, מצאו שימושים רבים באלקטרוניקה ובמכשירים חדשים למסך מגע. מטבע הדברים, צינורות פחמן הם בדרך כלל שחור או אפור כהה.

במחקר החדש שפורסם בכתב העת Journal of the American Chemical Society (JACS), חוקרים מאוניברסיטת אלטו מציגים דרך לשלוט על ייצור של סרטים פחמן ננוטובים דקיקים, כך שהם יציגו מגוון צבעים שונים - לדוגמה, ירוק, חום או אפור כסוף.

החוקרים מאמינים כי זו הפעם הראשונה צינורות צבעוניים פחמן הופקו על ידי סינתזה ישירה. באמצעות המצאתם, הצבע הוא המושרה מיד בתהליך ייצור, לא על ידי שימוש במגוון של טכניקות טיהור על צינורות סיים, מסונתז.

עם סינתזה ישירה, כמויות גדולות של חומרי מדגם נקי יכול להיות מיוצר תוך הימנעות נזק למוצר בתהליך טיהור, מה שהופך אותו לגישה הכי אטרקטיבי עבור יישומים.

"בתיאוריה, אלה סרטים צבעוניים דק יכול לשמש כדי ליצור מסכי מגע עם צבעים רבים ושונים, או תאים סולאריים המציגים סוגים חדשים לחלוטין של תכונות אופטיות", אומר אסקו קאופין, פרופסור באוניברסיטת אלטו.

כדי לקבל מבנים פחמן להציג צבעים הוא הישג בפני עצמה. הטכניקות הבסיסיות הדרושות כדי לאפשר את colouration גם לרמוז שליטה מפורטת דק של המבנה של מבנים Nanotube. Kauppinen ואת השיטה הייחודית של הצוות שלו, אשר משתמשת אירוסולים של מתכת ופחמן, מאפשר להם לתמרן בזהירות לשלוט על מבנה Nanotube ישירות תהליך ייצור.

"גידול צינורות פחמן הוא, במידה מסוימת, כמו נטיעת עצים: אנחנו צריכים זרעים, הזנות, חום השמש.בשבילנו, חלקיקי האירוסול של ברזל עבודה כזרז או זרע, חד תחמוצת הפחמן כמקור לפחמן, כך להאכיל, ו כור נותן חום בטמפרטורה של יותר מ -850 מעלות צלסיוס ", אומר ד"ר הואה ג'יאנג, מדען בכיר באוניברסיטת אלטו.

לקבוצתו של פרופ 'קאופין יש היסטוריה ארוכה של שימוש במשאבים אלו בשיטת הייצור הייחודית שלהם. כדי להוסיף רפרטואר שלהם, הם ניסו לאחרונה עם מתן מנות קטנות של פחמן דו חמצני לתוך תהליך ייצור.

"דו תחמוצת הפחמן משמש כסוג של חומר השתל שאנחנו יכולים להשתמש כדי לכוון את הצמיחה של צינורות פחמן של צבעים שונים", מסביר ג'יאנג.

עם טכניקה עקיפה אלקטרונים מתקדמים, החוקרים הצליחו למצוא את מבנה בקנה מידה אטומי מדויק של הסרטים הדקים שלהם. הם מצאו כי יש להם חלוקות צר מאוד צר, כלומר כי הכיוון של הסריג הדבש של קירות הצינורות כמעט אחיד לאורך המדגם. כירליות פחות או יותר מכתיב את תכונות חשמליות צינורות פחמן יכול להיות, כמו גם את צבעם.

השיטה שפותחה באוניברסיטת Aalto מבטיחה דרך פשוטה וניתן להרחבה כדי לפברק פחמן Nanotube סרטים דקים בתשואות גבוהות.

"בדרך כלל אתה צריך לבחור בין ייצור המוני או שיש שליטה טובה על המבנה של צינורות פחמן.עם פריצת דרך שלנו, אנחנו יכולים לעשות את שניהם", סומך ד"ר צ'יאנג ג'אנג, חוקר פוסט-דוקטורט בקבוצה.

מעקב אחר העבודה כבר בעיצומו.

"אנחנו רוצים להבין את המדע של איך תוספת של פחמן דו חמצני מנגינות את המבנה של צינורות ויוצר צבעים.מטרתנו היא להשיג שליטה מלאה על תהליך הולך וגדל, כך צינורות פחמן חד קירות יכול לשמש אבני הבניין עבור הדור הבא של התקנים ננואלקטרוניקה ", אומר פרופסור קאופין.

menu
menu