IZQUIERDA: imagen de microscopio electrónico de transmisión de exploración de nanotubos de carbono de pared simple en grafeno. Debido a la fuerte interacción de van der Waals, el paquete se ha derrumbado en una cinta ancha. DERECHA: un primer plano resuelto atómicamente de una interfaz de tubo-grafeno individual. (Imagen: Kimmo Mustonen / Jani Kotakoski, Universidad de Viena) (haga clic en la imagen para ampliarla)

Las películas conductoras transparentes (TCF) tienen muchas aplicaciones en pantallas táctiles, diodos orgánicos emisores de luz y células solares. Estas aplicaciones necesitan materiales que sean fuertes, eficientes y estables, por lo que las empresas y los investigadores están interesados ​​en los materiales a base de carbono. Esto se aplica especialmente a las redes de nanotubos de carbono de pared simple, que se espera que reemplacen las películas de óxido de metal que se usan actualmente.

El grafeno es el material más delgado imaginable, es solo una capa atómica de átomos de carbono. Al enrollar esto en un cilindro, se crea un nanotubo de carbono, que es más adecuado para transportar electricidad en aplicaciones del mundo real.

IZQUIERDA: imagen de microscopio electrónico de transmisión de exploración de nanotubos de carbono de pared simple en grafeno. Debido a la fuerte interacción de van der Waals, el paquete se ha derrumbado en una cinta ancha. DERECHA: un primer plano resuelto atómicamente de una interfaz de tubo-grafeno individual. (Imagen: Kimmo Mustonen / Jani Kotakoski, Universidad de Viena) (haga clic en la imagen para ampliarla)

En un artículo publicado en ACS Nano («Túnel mejorado en un híbrido de nanotubos de carbono y grafeno de pared simple»), los científicos de la Universidad de Aalto y la Universidad de Viena introducen un material híbrido hecho mediante la combinación de nanotubos de carbono y grafeno, que mejora la conductividad de la película más allá de lo posible cuando se usa cada una de estas estructuras componentes por separado.

El grupo del profesor Kauppinen en Aalto tiene años de experiencia en la fabricación de nanotubos de carbono para TCF. Este nuevo trabajo aplica las técnicas que han desarrollado para colocar redes de nanotubos aleatorios densamente empaquetados y limpios en el grafeno. «Esta es otra aplicación de las tecnologías que hemos desarrollado en las últimas décadas. En pocas palabras, este trabajo se trata de cómo se unen los dos materiales sin solventes«, explica Kauppinen.

En el estudio, los científicos utilizaron un proceso llamado termoforesis para depositar nanotubos en electrodos de grafeno prefabricados. Las conductividades de las películas híbridas fueron aproximadamente el doble de lo previsto.

Los experimentos realizados por el equipo de la Universidad de Viena, dirigido por Jani Kotakoski, mostraron que las fuertes interacciones eléctricas del grafeno aumentaron el flujo de electrones entre los nanotubos al alentar el túnel de carga.

El equipo utilizó un microscopio electrónico de transmisión de barrido para observar el material en la escala de átomos individuales, y vio que la interacción de van der Waals entre el grafeno y los nanotubos era lo suficientemente fuerte como para colapsar los haces circulares de nanotubos en cintas planas.

El científico principal del grupo de Viena, Kimmo Mustonen, explica: «Este es realmente un enfoque ingenioso. El transporte de carga en nanomateriales es muy sensible a cualquier factor externo. Lo que realmente desea es evitar pasos de procesamiento innecesarios si su objetivo es hacer la película conductora ideal«. Mustonen agrega: «En realidad es bastante notable. Por supuesto, sabíamos que la interacción es bastante fuerte. Por ejemplo, piense en el grafito; es solo una gran cantidad de capas de grafeno unidas por el mismo mecanismo. Sin embargo, no esperábamos que tiene un fuerte impacto en la conductividad«.