Ученые Лаборатории Наноматериалов Сколтеха разработали новый гибридный наноматериал, который может заменить дорогостоящие прозрачные проводники в сенсорных экранах

Аспиранты Сколтеха Александра Горкина, Евгения Гильштейн и Алексей Цапенко разработали метод синтеза гибридных наноматериалов на основе однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) и графена и провели полную характеризацию полученных образцов. Результаты исследовательской работы опубликованы в авторитетном журнале Carbon, посвященном исследованию углеродных материалов. Разработанный в Лаборатории Наноматериалов метод синтеза наногибридов отличается простотой и низкой стоимостью. Первым шагом в создании гибридных материалов является напыление пленки оксида графена поверх пленки ОУНТ, затем проводится термическое восстановление оксида графена. Последним шагом является легирование гибрида хлоридом золота (III).

Результаты исследований показали, что полученные в Лаборатории Наноматериалов гибриды ОУНТ и графена отличаются превосходными оптоэлектрическими свойствами: их поверхностное сопротивление составляет всего 73 Ом/квадрат при светопропускании 90%. Эти характеристики наногибридного материала превосходят ранее опубликованные в литературе.

Прозрачные проводящие пленки (transparent conductive films, TCF) широко используются в сенсорных панелях, солнечных батареях, органических светодиодах и жидкокристаллических дисплеях. Наиболее распространенными материалами для прозрачных проводящих пленок являются оксиды редких металлов, например, оксид индия и легированный оловом (indium-tin oxide, ITO). Эти материалы отличаются отличной проводимостью при высоком светопропускании (поверхностное сопротивление около 10 Ом/квадрат при светопропускании T≈90%). У оксидов редких металлов есть и существенные недостатки: прежде всего, это высокая стоимость сырья и его обработки. Сегодня активно исследуют материалы, которые могли бы послужить альтернативой оксиду индия и олова в прозрачных проводящих пленках. Наиболее перспективной альтернативой считают углеродные наноматериалы — графен и углеродные нанотрубки. Они обладают уникальными физическими, и химическими, электрическими и оптическими свойствами. Однако оптоэлектрические характеристики прозрачных проводящих пленок из углеродных наноматериалов уступают характеристикам пленок на основе ITO. Существуют несколько способов улучшить проводимость и светопропускание пленок на основе графена и углеродных нанотрубок. Одним из способов является создание гибридных материалов, объединяющих графен и углеродные нанотрубки в гибриды, демонстрирующие синергетические свойства. Такие гибриды, способные заменить ITO в сенсорных панелях и других электронных устройствах, были созданы исследователями из Лаборатории Наноматериалов Сколтеха под руководством профессора Альберта Насибулина.