«Лисий хвост» улучшил свойства нанотрубок для электродов солнечных батарей и сенсорных экранов
Ученые из Сколтеха предложили быстрый и безотходный метод химической обработки пленок из углеродных нанотрубок, который легко интегрируется в технологию их изготовления и улучшает их свойства, актуальные для производства сенсорных экранов, солнечных батарей и других устройств. Эксперименты научной группы показывают, что воздействие газа диоксида азота — «лисьего хвоста» — даже в небольшом количестве при высокой температуре модифицирует нанотрубки таким образом, что повышается и их прозрачность, и электропроводность, причем этот эффект сохраняется на долгое время.
Пленки из углеродных нанотрубок проводят электричество и пропускают видимый свет — идеальное сочетание свойств для прозрачных электродов. Эти ключевые элементы солнечных батарей, сенсорных экранов и ряда других устройств раньше делали из хрупкого и неэкологичного материала — оксида индия-олова. Теперь же лучшее сочетание свойств — проводимости, прозрачности и вдобавок гибкости — обеспечивают углеродные нанотрубки, легированные (дополненные) небольшим количеством других веществ.
«Легирование имеет принципиальное значение. Доступные сегодня технологии не позволяют изготовить углеродные нанотрубки такого качества, чтобы они имели необходимые характеристики в чистом виде. Зато можно отрегулировать свойства путем добавления примесей. Выбор той или иной легирующей добавки продиктован компромиссом между повышением проводимости, прозрачностью пленки и устойчивостью эффекта. Прежде тонкие пленки нанотрубок могли удовлетворить лишь двум критериям из трех. А сейчас нам удалось получить все три в одном материале!» — рассказывает научный руководитель исследования, профессор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Альберт Насибулин.
Пример распространенной примеси для легирования нанотрубок — тетрахлороаурат водорода. Он обеспечивает лучшую на сегодняшний день электропроводность пленок из углеродных нанотрубок — и неплохую прозрачность, но эффект сохраняется сравнительно недолго. Бромид меди и другие галогениды металлов позволяют добиться хорошего сочетания устойчивости и проводимости, но ценой прозрачности. Подобные дилеммы характерны для выбора легирующих примесей нанотрубок.
«Мы нашли вариант, который хорош во всех отношениях. Это газообразный диоксид азота — его еще называют „лисий хвост“, из-за ярко-оранжевого цвета. Вообще говоря, мы исследовали другую, нестабильную и нежелательную модификацию углеродных нанотрубок, которую этот газ вызывает при значительно более низких температурах. Но получилось так, что мы нашли другой диапазон температур, в котором происходят очень стабильные модификации. Поскольку наша примесь — газ, процесс легирования быстрый, масштабируемый и безотходный. Диоксид азота легко интегрировать в существующие технологические цепочки синтеза, а излишки этого реагента удаляются из смеси, потому что при охлаждении до 20 °C он сжижается», — добавил другой автор исследования, старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Дмитрий Красников.
Согласно результатам исследования, эффект от предлагаемой модификации нанотрубок диоксидом азота за короткое время снижается в полтора раза, что незначительно, после чего стабилизируется. А у нынешнего материала-чемпиона — тетрахлороаурата — эффект снижается в три раза, причем процесс деградации растянут на долгий промежуток времени. Эффект обоих химикатов на электропроводность сопоставим и существенно превосходит другие известные примеси. Достигается хорошая прозрачность: будучи газом, диоксид азота, судя по всему, не садится на пленку несколькими слоями, а останавливается на молекулярной толщине покрытия. Для сравнения: примеси — твердые вещества, в том числе тетрахлораурат, могут осаждаться на ранее осевшие частицы того же состава.
Научная группа ожидает, что прозрачные электроды из допированных диоксидом азота пленок углеродных нанотрубок скоро найдут применение в фотовольтаике, сенсорных дисплеях и других интерактивных поверхностях не только в гаджетах, но и в интерьерах домов и автомобилей, в общественных местах. Кроме того, такие электроды будут биосовместимы, поэтому их можно задействовать и в имплантируемых устройствах. Оптические элементы вроде недавно изготовленной в Сколтехе вариофокальной зонной пластинки Френеля, которая поможет использовать терагерцовое излучение в связи 6G и устройствах для досмотра и медицинской визуализации без рентгена, тоже выиграют от улучшения характеристик нанотрубочных пленок. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда, а его выводы представлены в журнале Carbon.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно