Cientistas aprimoram as propriedades dos nanotubos usando um método simples de dopagem

Agora é possível controlar a dopagem dos nanotubos de carbono, de acordo com pesquisadores da Universidade de Yale. Esse processo simples otimiza as propriedades dos tubos para produzir resultados e é considerado eficaz o suficiente para melhorar a utilidade do carbono dopado em várias nanotecnologias e em um elétron flexível, incluindo células de energia híbridas de silício.

O estudo liderado por Andre Taylor e Nilay Hazari, ambos da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Yale e do departamento de química, respectivamente, desenvolveu uma técnica, os metalocenos - um método que utiliza compostos orgânicos com um núcleo metálico para produzir dois tipos possíveis de carbono dopado.

Quantidades mínimas de metalocenos em líquido são colocadas em CNTs que, em seguida, são girados em alta velocidade, o que fará com que o líquido se espalhe uniformemente pela superfície dos CNTs, resultando em altos níveis de dopagem que podem aumentar o valor elétrico. Os pesquisadores que usaram esse método descobriram que a dopagem com metalocenos deficientes em elétrons, especialmente aqueles com núcleo de cobalto, transforma os CNTs em buracos de elétrons com carga positiva extra em comparação com os elétrons com carga negativa presentes para preencher os buracos. Por causa de sua carga positiva, eles são chamados de tipo p. Por outro lado, ao dopar com metalocenos ricos em elétrons, especialmente aqueles com núcleo de vanádio, o resultado final são CNTs com carga negativa, também conhecidos como tipo n, pois têm menos buracos do que elétrons.

Essa é a primeira família de moléculas que demonstrou produzir dopagem de variedades dos tipos n e p. Os pesquisadores, incluindo também os doutorandos Louise Guard e Xiaokai, demonstraram que, alterando a coordenada do metal do metalocereno, poderíamos tornar os nanotubos de carbono da variedade n e da variedade p à vontade ou até mesmo alternar entre as duas.

Essas descobertas são substanciais e, embora a dopagem da variedade p seja bastante popular e ocorra naturalmente quando os CNTs entram em contato com o ar, as técnicas anteriores de dopagem da variedade n criavam baixos níveis de dopagem que não podiam ser utilizados corretamente nos dispositivos. Portanto, a equipe de Yale criou células de silício CNT na forma n mais de quatrocentos e cinquenta vezes mais eficientes em comparação com as células solares mais eficazes desse tipo.

Se a taxa de dopagem for maior, haverá um melhor transporte de elétrons, maior mobilidade e, é claro, melhores dispositivos de trabalho. Dessa forma, essas descobertas nos levam pelo menos um passo adiante em direção ao objetivo de aumentar a eficiência das células solares híbridas e, portanto, tudo o que podemos fazer é esperar pelo que o futuro nos reserva.