Des scientifiques améliorent les propriétés des nanotubes grâce à une méthode de dopage simple
Il est désormais possible de contrôler le dopage des nanotubes de carbone selon des chercheurs de l'université de Yale. Ce processus simple optimise les propriétés des tubes et serait suffisamment efficace pour améliorer l'utilité du carbone dopé dans diverses nanotechnologies et un électron flexible, y compris les cellules énergétiques hybrides au silicium.
L'étude dirigée par Andre Taylor et Nilay Hazari, tous deux de la Yale School of Engineering and Applied Science et du département de chimie respectivement, a mis au point une technique, les métallocènes - une méthode qui utilise des composés organiques avec un noyau métallique pour produire deux types possibles de carbone dopé.
Des quantités minimes de métallocènes liquides sont placées sur des NTC qui sont ensuite tournés à grande vitesse, ce qui permet de répandre le liquide uniformément sur la surface des NTC et d'obtenir des niveaux élevés de dopage susceptibles d'améliorer la valeur électrique. Les chercheurs qui ont utilisé cette méthode ont découvert que le dopage avec des métallocènes déficients en électrons, en particulier ceux qui ont un noyau de cobalt, transforme les NTC en trous d'électrons chargés positivement par rapport aux électrons chargés négativement présents pour remplir les trous. En raison de leur charge positive, ils sont dits de type p. En revanche, le dopage avec des métallocènes riches en électrons, en particulier ceux qui ont un noyau de vanadium, donne des NTC chargés négativement, autrement dit de type n, car ils ont moins de trous que d'électrons.
Il s'agit du premier ménage de molécules dont il a été démontré qu'il pouvait produire une variété de dopage de type n et p. Les chercheurs, dont les doctorants Louise Guard et Xiaokai, ont également montré qu'en modifiant les coordonnées du métal du métalocérène, il était possible de rendre les nanotubes de carbone de type n et de type p à volonté, voire de passer de l'un à l'autre.
Ces résultats sont substantiels et bien que le dopage de la variété p soit très répandu et se produise naturellement lorsque les NTC entrent en contact avec l'air, les techniques antérieures de dopage de la variété n créaient de faibles niveaux de dopage qui ne pouvaient pas être utilisés correctement dans les dispositifs. L'équipe de Yale a donc créé des cellules de silicium à base de NTC sous forme n, dont l'efficacité est supérieure de plus de 450 % à celle des cellules solaires les plus efficaces de ce type.
Un taux de dopage plus élevé améliore le transport des électrons, la mobilité et, bien sûr, le fonctionnement des dispositifs. En tant que telles, ces découvertes nous font faire au moins un pas de plus vers la réalisation de l'objectif d'amélioration de l'efficacité des cellules solaires hybrides, et il ne nous reste plus qu'à attendre ce que l'avenir nous réserve.
