В чем секрет хорошего электрода, как вредят осколки амилоидных бляшек?

Наука и жизньНаука

Вести из лабораторий

Секрет хорошего электрода

Прозрачные электроды — ключевые элементы солнечных батарей, сенсорных экранов и ряда других устройств. Раньше их делали из хрупкого и неэкологичного материала — оксида индия-олова, представляющего собой смесь окиси индия (In2О3) и окиси олова (SnO2). Теперь ему на замену пришли углеродные нанотрубки, легированные небольшим количеством других веществ, которые не только обеспечивают лучшие проводимость и прозрачность, но и добавляют электродам гибкости.

Легирование нанотрубок имеет принципиальное значение. Доступные сегодня технологии не позволяют изготовить «чистые» углеродные нанотрубки с необходимыми характеристиками. Введение других веществ даёт возможность отрегулировать свойства. Но идеальные легирующие добавки ещё не найдены, и их выбор диктуется компромиссом между повышением проводимости, прозрачностью плёнки и устойчивостью эффекта. Пример распространённой примеси для легирования нанотрубок — тетрахлороаурат водорода. Он обеспечивает лучшую на сегодняшний день электропроводность плёнок из углеродных нанотрубок и неплохую прозрачность, но полученные характеристики сохраняются сравнительно недолго. С помощью бромида меди и других галогенидов металлов добиваются хорошего сочетания устойчивости и проводимости, но ценой меньшей прозрачности.

Исследователи из Сколтеха предложили простой и безотходный метод легирования плёнок из углеродных нанотрубок, в результате которого повышается их прозрачность, электропроводность и, что важно, этот эффект сохраняется долгое время. Легирующей добавкой выступает газообразный диоксид азота (NO2), который адсорбируется на поверхности нанотрубок и модифицирует её. Этот газ ещё называют «лисьим хвостом» из-за оранжевого цвета. Диоксид азота пытались и раньше использовать в качестве добавки, улучшающей свойства плёнок из углеродных нанотрубок, однако в его присутствии получалась нестабильная и нежелательная их модификация. Но, как оказалось, причина неудач — в температуре обработки материала.

Сравнение эффектов разных добавок, которые используются для улучшения электропроводности, прозрачности и стабильности плёнки из углеродных нанотрубок. Воздействие диоксида азота (NO2) при 300°C даёт возможность сочетать все три параметра (пересечение трёх кругов). Рисунок из статьи: Khabushev E. M., Krasnikov D. V., Sainio J. et al. High-temperature adsorption of nitrogen dioxide for stable, efficient, and scalable doping of carbon nanotubes//Carbon, Volume 224, 2024, 119082.

Это обнаружили сотрудники Сколтеха. В результате проведённых экспериментов они открыли, что природа адсорбционных слоёв диоксида азота на углеродных нанотрубках зависит от температуры. Это связано с изменением содержания азота на поверхности нанотрубок. Исследователи нашли диапазон температур, в котором образуются очень стабильные модификации плёнок из углеродных нанотрубок. Оптимальной оказалась температура 300°C — она соответствует границе, при которой происходит образование долгоживущих поверхностных слоёв без заметного окисления углеродных нанотрубок.

Эффект от предлагаемой модификации нанотрубок после почти годичного хранения в условиях окружающей среды падает менее чем на 50% (что считается незначительным) и далее стабилизируется. А у нынешнего реактива-чемпиона — тетрахлороаурата — эффект снижается в три раза.

Поскольку диоксид азота — газ, процесс легирования происходит быстро и его несложно масштабировать. Кроме того, он безотходный. Диоксид азота легко интегрировать в существующие технологические цепочки синтеза, а его излишки удаляются из смеси охлаждением до 20˚C, при которых он сжижается.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Одноклеточная биология» «Одноклеточная биология»

Все живые существа состоят из клеток, и клетки эти — разные

Наука и жизнь
Дейнотерий – слон с берегов Дона Дейнотерий – слон с берегов Дона

Слоны – одни из самых стабильных в эволюционном плане животных...

Наука и техника
Универсальный фри Универсальный фри

Кто придумал жарить картофель и почему его любят почти во всех странах мира?

Наука и жизнь
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
10 неожиданных вопросов Кате Гусевой 10 неожиданных вопросов Кате Гусевой

Расспросили королеву ремиксов Катю Гусеву о вере в приметы и любви к собакам

VOICE
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
В такси на Дубровку В такси на Дубровку

Ищешь живописное место для фотосессии? Советские фильмы знают ответ!

Лиза
Опять и опять «Назад в будущее» Опять и опять «Назад в будущее»

Краткая история ленты «Назад в будущее», вырастившей последнее поколение XX века

Weekend
Банки на передовой Банки на передовой

Как работала финансовая система СССР во время войны

Эксперт
Мурат Абулкатинов: Не надо пытаться быть больше, чем ты есть Мурат Абулкатинов: Не надо пытаться быть больше, чем ты есть

Режиссер Мурат Абулкатинов — о том, что ему нравится в шекспировской драматургии

Ведомости
Дорогой инноваций Дорогой инноваций

Что изменит высокоскоростная магистраль Москва — Санкт-Петербург

Эксперт
Есть ли у Европы армия Есть ли у Европы армия

О потенциале собственной армии Евросоюза и перспективах ее участия вне НАТО

Монокль
Знать без царя в голове Знать без царя в голове

Мини-сериал о сестрах Митфорд, которые искали любовь, а нашли политику

Weekend
Откуда что пошло на флоте Откуда что пошло на флоте

Повседневная жизнь на парусном военном корабле XVIII века

Наука и техника
Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат

Мы приезжаем в музей смотреть не на экспонаты, а внутрь себя

Знание – сила
Почему ЕС не растет Почему ЕС не растет

Что провоцирует системный кризис развития Евросоюза

Эксперт
Японский десант на Великих озерах Японский десант на Великих озерах

Большое поглощение в мировой металлургии все-таки состоится

Монокль
Пифагор, или Теорема с одним неизвестным Пифагор, или Теорема с одним неизвестным

«Нет ни одной детали в жизни Пифагора, которая не была бы опровергнута»

Дилетант
Вместо фастфуда Вместо фастфуда

ЗОЖ-аналоги бургеров, шаурмы и не только

Лиза
Чистая правда Чистая правда

Хорошо умываться – значит, до «скрипа» кожи? Все с точностью до наоборот

Лиза
Золотой век английской карикатуры Золотой век английской карикатуры

«Отечество карикатуры и пародии» — об Англии Георгианской эпохи

Дилетант
Сделать посетителя немного исследователем Сделать посетителя немного исследователем

Что отличает современные музеи? Открытость и исследовательский подход

Знание – сила
Вьетнамский вклад в импортозамещение Вьетнамский вклад в импортозамещение

Концерн TH Group открыл завод по переработке молока в Калужской области

Агроинвестор
Сезон слабого зернового экспорта Сезон слабого зернового экспорта

Основная причина сокращения поставок зерна по итогам сезона 2024/25

Агроинвестор
Эра литий-ионных аккумуляторов Эра литий-ионных аккумуляторов

Почему ученые трудятся над тем, чтобы повысить безопасность батареек

Наука и техника
Как Ленин дэвов побеждал Как Ленин дэвов побеждал

Какие отпечатки оставили на народах России события на рубеже XIX и XX веков

Дилетант
Из портов на биржу Из портов на биржу

Угольщики стремятся расширить сбыт на внутреннем рынке на фоне падения экспорта

Ведомости
Весна императора Весна императора

Цезарь — политик-хищник, с чьим именем неотрывно связана Римская империя

Знание – сила
Мир экзопланет: самые странные экзопланеты Мир экзопланет: самые странные экзопланеты

Как появляются пульсарные планеты, планеты-зомби и бланеты

Наука и техника
Открыть в приложении