Tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän hiilinanoputkien mittaukseen

Aalto-yliopiston ja Tukholman Kungliga Tekniska Högskolanin (KTH) tutkijat ovat yhteistyössä kehittäneet uuden menetelmän, jonka avulla mitataan yksiseinämäisten hiilinanoputkien lukumäärää ja konsentraatiota hiilinanoputkikerroksessa.

Tutkimuksessa havaittiin riippuvuus hiilinanoputkien lukumäärän ja laserilla aiheutetun fononisironnan intensiteetin välillä. Niinpä uusi mittausmenetelmä perustuu Raman-spektrin mittaukseen sekä massan ja optisen vaimennuksen tarkkaan määrittämiseen. Tämä mahdollistaa sp2-hybridisoituneiden hiiliatomien kvantitatiivisen kartoittamisen hiilinanoputkikerroksissa siten, että resoluutiota rajoittaa vain fokusoidun laserkeilan koko. sp2-hybridisoituneet hiiliatomit ovat juuri niitä atomeja, jotka muodostavat hiilinanoputkia sitoutumalla kolmeen muuhun hiiliatomiin.

Aallonpituudella 550 nm mitattu optinen vaimennus kerroksen hiilinanoputkien tiheyden funktiona (A= log10(100/T), jossa T optinen läpäisevyys prosentteina.

Hiilinanoputkikerroksen Raman-spektrin riippuvuus kerroksen optisesta läpäisevyydestä.

Hiilinanoputkella on rullalle kiertyneen yksinkerroksisen grafeenin rakenne, jossa kukin hiiliatomi on sitoutunut kolmeen muuhun hiiliatomiin. Nanoputkea voidaan periaatteessa pitää yhtenä suurena molekyylinä.

Hiilinanoputkista koostuvia materiaaleja tutkitaan paljon niiden lukuisten erikoislaatuisten ominaisuuksien vuoksi. Erittäin ohuiden hiilinanoputkikerrosten ominaisuuksia ovat hyvä joustavuus, optinen läpinäkyvyys, erinomainen sähkönjohtavuus ja keveys. Lisäksi hiilinanoputkien tuotantokustannukset ovat alhaiset. Hiilinanoputkikerroksen optisia ja sähköisiä ominaisuuksia voidaan vaihdella muuttamalla esim. nanoputkien läpimittaa tai pituutta tai hiilinanoputkien määrää kerroksessa.

”Hiilinanoputkista muodostuvaa kerrosta voidaan käyttää esimerkiksi läpinäkyvien elektrodien, polttokennojen, aurinkokennojen ja superkondensaattoreiden valmistuksessa. Tämän vuoksi hiilinanoputkien lukumäärää hiilinanoputkikerroksessa mittaava tekniikka on erittäin hyödyllinen,” sanoo Irina Nefedova, joka on yksi tämän tutkimuksen tekijöistä ja joka puolusti maaliskuussa 2017 hiilinanoputkien tutkimukseen liittyvää väitöskirjaansa Aalto-yliopistossa.

Tutkimusartikkeli "Single walled carbon nanotube quantification method employing the Raman signal intensity" on hyväksytty julkaistavaksi CARBON-julkaisussa, ja se on nyt saatavilla osoitteessa: sciencedirect.com