بهبود هدایت الکتریکی گرافن با استفاده از نانوسیم‌های فلزی

یک تیم تحقیقاتی با استفاده از نانولوله و نانوسیم موفق
به تولید فیلم‌های شفاف رسانا شده است. این فیلم می‌توانند جایگزین
فیلم‌های بسیار گران‌قیمت‌ اکسید قلع ایندیم شوند.

گرافن معمولا حاوی
نقص‌های ساختاری است که این نقص‌ها موجب پراش حمل‌کننده‌های بار می‌شود و
در نهایت هدایت الکتریکی گرافن را کاهش می‌دهد. اخیرا محققان دریافته‌اند
که اگر از نانوسیم‌های فلزی در گرافن استفاده کنند می‌توانند مقاومت
الکتریکی آن را کاهش دهند. از این ساختار هیبریدی می‌توان در ادوات
اپتوالکترونیکی شفاف استفاده کرد.

اسکندر کولمانوف از دانشگاه تگزاس
می‌گوید نتایج کار ما نشان می‌دهد که ترکیب گرافن و نانوسیم می‌تواند هدایت
الکتریکی گرافن را بهبود دهد. ما دریافتیم که ترکیب این دو موجب ساخت
الکترودهای رسانای شفاف می‌شود که می‌تواند جایگزین فیلم‌های رسانای شفاف
اکسید قلع ایندیم شود. نانوسیم‌ها مانند یک پل عمل کرده و عبور الکترون از
میان ساختار را بهبود می‌دهند.

اسکندر کولمانوف و همکارانش فیلم مورد
نظر خود را با روش رسوب شیمیایی از فاز بخار به‌دست آوردند. با این روش
گرافن روی نانوسیم‌ها نشست داده می‌شود. پس از تولید این فیلم، محققان
هدایت الکتریکی آن را مورد آزمایش قرار دادند.

کولمانوف می‌گوید فیلم
گرافن/نانوسیمی که ما تولید کردیم در بسیاری از حوزه‌ها می‌تواند جایگزین
الکترودهای شفاف اکسید قلع ایندیم شود. ما معتقدیم که این فیلم به‌قدر کافی
خوب هست که بتواند جایگزین ITO در صفحات لمسی، پیل‌های فتوولتائیک و
نمایشگرهای تصویری شود.

رهبر این تیم تحقیقاتی رودنی روف است، روف
می‌گوید برای ما جالب است که بدانیم اگر در قطعات یک بعدی شفاف، نانوسیم‌ها
جایگزین موادی نظیر نانولوله‌های کربنی شود، چه اتفاقی می‌افتد. ما
فیلم‌های شفاف نانولوله/گرافن تولید کرده و ویژگی‌های محصول به‌دست آمده را
با فیلم گرافن/نانوسیم مقایسه کردیم. نتایج نشان داد که زبری فیلم
گرافن/نانولوله از فیلم گرافن/نانوسیم کمتر است دلیل این امر قطر کمتر
نانولوله‌ها ( یک تا دو نانومتر) نسبت به نانوسیم‌ها ( ۶۰ تا ۱۲۰ نانومتر)
می‌باشد. از دیگر مزایای فیلم حاوی نانولوله آن است که انعطاف‌پذیری بیشتری
نسبت به فیلم نانوسیمی دارد. همچنین استحکام مکانیکی آن نیز بیشتر می‌شود
که این ویژگی روی عملکرد محصول نهایی تاثیر بسیار مثبتی دارد. همانند دیگر
فیلم‌های حاوی ترکیبات کربنی، این فیلم شفاف بسیار پایدار بوده و در دماهای
بالا از پایداری بسیار خوبی بهره‌مند است. بنابراین از آن می‌توان در
حوزه‌های مختلف استفاده کرد. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ
رسیده است.