العلماء يحسنون خواص الأنابيب النانوية باستخدام طريقة بسيطة للتخدير

أصبح من الممكن الآن التحكم في تخدير الأنابيب النانوية الكربونية وفقاً لباحثي جامعة ييل. حيث تعمل هذه العملية البسيطة على تحسين خصائص الأنابيب لتحقيق نتائج، ويقال إنها فعالة بما فيه الكفاية لتحسين فائدة الكربون المخدر في مختلف التقنيات النانوية والإلكترونية المرنة بما في ذلك خلايا الطاقة الهجينة من السيليكون.

وقد طورت الدراسة التي قادها كل من أندريه تايلور ونائلاي هازاري وكلاهما من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة ييل وقسم الكيمياء على التوالي تقنية الميتالوسينات، وهي طريقة تستخدم مركبات عضوية ذات نواة معدنية لإنتاج نوعين محتملين من الكربون المخدر.

يتم وضع كميات ضئيلة من الميتالوسينات في سائل على أنابيب الكربون ثلاثية الأبعاد التي يتم تدويرها بعد ذلك بسرعة عالية مما يؤدي إلى انتشار السائل بشكل متجانس على سطح أنابيب الكربون ثلاثية الأبعاد، وتكون النتيجة مستويات عالية من التطعيم التي يمكن أن تعزز القيمة الكهربائية. واكتشف الباحثون الذين استخدموا هذه الطريقة أن التطعيم بالميتالوسينات ناقصة الإلكترونات، خاصة تلك التي تحتوي على نواة الكوبالت، تتحول إلى أنابيب ثلاثي النيتروز النفطي مع ثقوب إلكترونية إضافية موجبة الشحنة مقارنة بالإلكترونات الحالية سالبة الشحنة لملء الثقوب. وبسبب شحنتها الموجبة، يُشار إليها بالنوع p. ومن ناحية أخرى، يؤدي التخدير بالميتالوسينات الغنية بالإلكترونات، وخاصة تلك التي تحتوي على نواة الفاناديوم، إلى أن تكون النتائج النهائية هي أنابيب ثلاثي بوتيل النفثالينات سالبة الشحنة والمعروفة باسم النوع n لأنها تحتوي على عدد ثقوب أقل من الإلكترونات.

هذه هي أول أسرة من الجزيئات التي ثبت أنها تنتج منشطات من النوعين n و p. كما أظهر الباحثان بما في ذلك مرشحا الدكتوراه لويز غارد وشياوكاي أنه من خلال تغيير إحداثيات المعدن من ميتالوسيرين، يمكننا جعل الأنابيب النانوية الكربونية من النوع n و p حسب الرغبة أو حتى الانتقال بين النوعين.

وتعد هذه النتائج جوهرية، وعلى الرغم من أن التخدير من النوع p-المتغير p شائع جداً ويحدث بشكل طبيعي عندما تتلامس الأنابيب النانوية الكربونية مع الهواء، إلا أن تقنيات التخدير السابقة من النوع n-المتغير n خلقت مستويات منخفضة من التخدير لا يمكن استخدامها بشكل صحيح في الأجهزة. لذلك، ابتكر فريق جامعة ييل خلايا سيليكون CNT من النوع n أكثر كفاءة من أربعمائة وخمسين خلية شمسية أكثر كفاءة مقارنةً بأكثر الخلايا الشمسية فعالية من هذا النوع.

إذا كان لديك نسبة منشطات أعلى، فإنك ستحصل على نقل إلكترون محسّن، وحركية معززة وبالطبع أجهزة تعمل بشكل أفضل. وعلى هذا النحو، فإن هذه النتائج تنقلنا خطوة واحدة على الأقل إلى الأمام نحو تحقيق هدف تعزيز كفاءة الخلايا الشمسية الهجينة وبالتالي كل ما يمكننا فعله هو انتظار ما يخبئه المستقبل.