Текст уведомления здесь

В МФТИ разобрались в пленке из углеродных нанотрубок

Российские ученые с финскими коллегами создали нанотрубки особо высокой чистоты из угарного газа и ферроцена. А затем преобразовали их в прозрачную пленку с высокими показателями прозрачности и проводимости в широком спектре температур.
Добавить в закладки
Комментарии

Одностенные углеродные нанотрубки — один из наиболее перспективных материалов для электроники и оптоэлектроники. Поскольку они толщиной всего в один атом углерода, это практически прозрачный материал, при этом с очень высокой прочностью и малой удельной массой. В то же время есть и сложности — пока методы их получения еще страдают «детскими болезнями» — свойства нанотрубок в разных исследованиях оказываются разными из-за различных примесей, вносимых в них то катализаторами, то сырьем для получения трубок.

В своей работе российские ученые использовали новый способ получения нанотрубок — из угарного газа. Для этого внутри химического реактора был создан необычный аэрозоль — в среде из угарного газа (СО) распылили ферроцен, состоящий из углерода, железа и водорода. При нагреве угарный газ распадался, а соединения ферроцена ускоряли этот процесс и заодно служили затравкой для осаждения части углерода из разлагающегося угарного газа. При осаждении и возникали углеродные нанотрубки особо высокой чистоты, без аморфного углерода или железа. При этом сам процесс был очень быстрым — он занимал лишь 10−12 секунд.

Затем нанотрубки осаждали на фильтр, где они образовывали прозрачную пленку. Авторы показали, что такие трубки легко легировать йодом или хлоридом меди, просто помещая их в камеру с парами того или другого вещества.

С помощью инфракрасной и терагерцевой (волны терагерцевого излучение длиннее ИК-волн, но короче радиоволн) спектроскопии исследователи замерили прозрачность полученной пленки в широком диапазоне температур. Оказалось, что она сравнительно высока для самых разных диапазонов. Данные отличались от полученных в более ранних работах по этому же материалу — авторы тех исследований не имели доступа к столь же чистым нанотрубкам, поэтому их спектроскопия дала не вполне верные для чистого материала данные.

Авторам также удалось показать, что электроны движутся через такие пленки сравнительно свободно, в соответствии с моделью проводимости Пауля Друде. Согласно этой модели, перенос зарядов в проводниках осуществляется свободными носителями, подобным атомам идеального газа. Они движутся между ионами решетки, рассеиваясь при столкновении с ее дефектами, которые обычно вызваны примесями. Выяснилось, что такие барьеры в «чистой» пленке весьма слабы, и носители заряды двигаются по ней довольно свободно.

Пленка из нанотрубок имеет очень высокое соотношение площади поверхности к массе, что позволяет делать из нее легкие обкладки для суперконденсаторов — накопителей энергии, способных крайне быстро отдавать накопленный заряд в сеть.

Соответствующая работа опубликована в журнале Carbon.

Ранее коллектив ученых из США и Южной Кореи показал способность углеродных нанотрубок преобразовывать механическую энергию растяжения или кручения в электрическую.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы