Gli scienziati migliorano le proprietà dei nanotubi con un semplice metodo di drogaggio

Secondo i ricercatori dell'Università di Yale, è ora possibile controllare il drogaggio dei nanotubi di carbonio. Questo semplice processo ottimizza le proprietà dei tubi per ottenere risultati e si dice che sia abbastanza efficace da migliorare l'utilità del carbonio drogato in varie nanotecnologie e in un elettrone flessibile, comprese le celle energetiche ibride al silicio.

Lo studio guidato da Andre Taylor e Nilay Hazari, entrambi rispettivamente della Yale School of Engineering and Applied Science e del dipartimento di chimica, ha sviluppato una tecnica, i metalloceni, un metodo che utilizza composti organici con un nucleo metallico per produrre due possibili tipi di carbonio drogato.

Quantità minime di metalloceni in un liquido vengono collocate su CNT che vengono poi ruotati ad alta velocità, in modo da diffondere uniformemente il liquido sulla superficie dei CNT, ottenendo così alti livelli di drogaggio che possono aumentare il valore elettrico. I ricercatori che hanno utilizzato questo metodo hanno scoperto che il drogaggio con metalloceni carenti di elettroni, in particolare quelli con nucleo di cobalto, trasforma i CNT in buchi di elettroni con carica positiva aggiuntiva rispetto agli elettroni con carica negativa presenti per riempire i buchi. A causa della loro carica positiva, sono definiti di tipo p. Dopando con metalloceni ricchi di elettroni, invece, soprattutto quelli con nucleo di vanadio, si ottengono CNT con carica negativa, altrimenti noti come di tipo n, poiché presentano meno buchi che elettroni.

Si tratta della prima famiglia di molecole che ha dimostrato di poter produrre un drogaggio di tipo n e di tipo p. I ricercatori, tra cui i dottorandi Louise Guard e Xiaokai, hanno dimostrato che, alterando la coordinata del metallo del metalocerene, è possibile rendere i nanotubi di carbonio di tipo n e di tipo p a piacimento o addirittura andare avanti e indietro tra i due.

Questi risultati sono sostanziali e, sebbene il drogaggio della varietà p sia molto diffuso e si verifichi naturalmente quando i CNT entrano in contatto con l'aria, le precedenti tecniche di drogaggio della varietà n creavano bassi livelli di drogaggio che non potevano essere utilizzati correttamente nei dispositivi. Pertanto, il team di Yale ha creato celle di silicio CNT in forma n con un'efficienza superiore di oltre quattrocentocinquanta unità rispetto alle celle solari più efficaci di questo tipo.

Se il rapporto di drogaggio è più elevato, il trasporto degli elettroni è maggiore, la mobilità è maggiore e, naturalmente, i dispositivi funzionano meglio. Questi risultati ci fanno fare almeno un passo avanti verso l'obiettivo di migliorare l'efficienza delle celle solari ibride e quindi non ci resta che aspettare cosa ci riserverà il futuro.