Onderzoekers van de Yokohama National University en de University of Electro-Communications in Japan hebben een zeer efficiënte techniek ontwikkeld voor het produceren van een uniek fullereenkristal, genaamd fullereen finned-micropillar (FFMP), dat is van groot nut voor de volgende generatie elektronica.

Fullereen is een populaire keuze voor het ontwikkelen van technologieën, niet alleen vanwege zijn kleine formaat, het is ook zeer duurzaam en bevat halfgeleidereigenschappen, waardoor het een goede kandidaat is in apparaten zoals veldeffecttransistors, zonnepanelen, supergeleidende materialen, en chemische sensoren. Het materiaal is nu in gebruik, echter, het is moeilijk te hanteren omdat fullereen op nanoschaal is en over het algemeen in poedervorm komt. Als oplossing van dit probleem, eendimensionale fullereenkristallen worden geproduceerd en gebruikt.

"Het produceren van eendimensionale fullereenkristallen vereist deskundige vaardigheden en duurt enkele dagen met typische productiemethoden. In dit onderzoek we zijn erin geslaagd een zeer eenvoudige fabricagemethode te ontwikkelen door gebruik te maken van een gloeiproces, " zei dr. Takahide Oya, Universitair hoofddocent aan de Yokohama National University en corresponderend auteur van de studie.

In een paper gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten in november 2020, het team beschrijft hoe ze een klein verwarmingsapparaat gebruikten dat fullereen accepteerde en het tot een temperatuur van 1 verwarmde. 173 Kelvin gedurende ongeveer een uur. Het fullereen dat oorspronkelijk in het verwarmingsapparaat was afgezet, dekristalliseert door de hitte en kristalliseert vervolgens weer uit als de temperatuur wordt verlaagd. Dit algehele proces, bekend als gloeien, is meer dan vijftig keer sneller dan de oudere techniek voor het produceren van fullereenkristallen.

"Door onze methode te gebruiken, massaproductie van eendimensionale fullereenkristallen kan in een uur worden geproduceerd. De geproduceerde fullereenkristallen die we 'fullerene finned-micropillar (FFMP)' noemden, hebben een kenmerkende structuur, ' zei Oya.

Het team is er ook van overtuigd dat de fullereenkristallen die in deze nieuwe, een efficiënter productieproces zal vergelijkbare eigenschappen hebben als fullereenkristallen zoals fullereen-nanohiskers die met de oudere methoden zijn geproduceerd.

"FFMP zal naar verwachting elektrische geleidbaarheid en n-type halfgeleiderfunctionaliteit hebben, ' zei Oja.

Er zijn meer tests nodig om te bevestigen dat FFMP inderdaad de kwaliteiten behoudt die zo nuttig zijn voor elektronische implementatie, maar positieve resultaten kunnen zonnecellen betekenen met een veel hoger rendement, extreem kleine circuits geïntegreerd in bijvoorbeeld flexibele apparaten.

Het team heeft dit gloeien al onder verschillende omgevingsomstandigheden onderzocht, temperaturen, en opwarmtijd. Na het proces te hebben bestudeerd, het team heeft nu zijn zinnen gezet op het karakteriseren van de FFMP in de context van een elektrische component. "Als de volgende stap van deze studie, het bevestigen en verkrijgen van de elektrische geleidbaarheid en de n-type halfgeleiderfunctionaliteit wordt verwacht, omdat het gewone fullereen dergelijke eigenschappen heeft. In aanvulling, het ontwikkelen van 'fullereen-finned nanopijler (FFNP)' door het proces aan te passen wordt ook verwacht. Wij zijn van mening dat FFMP's (of FFNP's) nuttig zullen zijn voor veldeffecttransistors, organische fotovoltaïsche, enzovoort in de nabije toekomst, ' zei Oya.

Dit zal niet de eerste keer zijn dat Oya en zijn team speciale, kleinschalige materialen voor gebruik in elektronica.

"We hebben al een techniek gehad om koolstofnanobuisjes te maken, of CNT-eendimensionaal nano-koolstofmateriaal-composietpapier en CNT-composietdraden/textiel als unieke CNT-composietmaterialen, "zei Oya. "Daarom, we zullen FFMP-composietmaterialen ontwikkelen samen met hun toepassingen. We geloven dat de bruikbare FFMP-composieten (en de combinatie met CNT-composieten) in de nabije toekomst in ons dagelijks leven zullen worden gebruikt."