Найден новейший бесконтактный метод измерения толщины пленок из углеродных нанотрубок — wamba-mamba.ru

4.5

Ученые Сколтеха в сотрудничестве с русскими и финскими сотрудниками отыскали новейший, бесконтактный метод измерения толщины пленок однослойных углеродных нанотрубок, имеющий перспективы внедрения в самых различных областях – от солнечной энергетики до умной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология).

Сколтех # графен # спектроскопия # углеродные нанотрубки # эллипсометрия # этанол Структура углеродной нанотрубки под микроскопом / ©www.uni-kiel.de

Результаты исследования размещены в журнальчике Applied Physics Letters. Однослойная углеродная нанотрубка (ОУНТ) представляет собой свернутый в трубку лист графита шириной в один атом. ОУНТ — одна из аллотропных форм углерода вместе с фуллеренами, графеном, алмазом и графитом. Однослойные углеродные нанотрубки имеют широкие перспективы промышленного внедрения в самых различных областях, от солнечных батарей и светодиодов до сверхбыстрых лазеров, прозрачных электродов и умной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология).

Но почти все приложения требуют достаточно четких измерений толщины пленки и ее оптических параметров. «Для целого ряда применений огромное значение имеет толщина пленки, определяющая количество света, которое она может пропускать в видимом спектральном спектре, другими словами чем выше прозрачность пленки, тем меньше ее толщина.

Схема подготовки пленок из ОУНТ к тесту / ©Pavel Odinev / Пресс-служба Сколтеха

Не считая того, точность контроля толщины пленки и ее оптических неизменных имеет очень принципиальное значение при разработке действенных прозрачных электродов. К примеру, в случае солнечных батарей знать толщину пленки нужно для того, чтоб сделать лучше антиотражающие характеристики поверхности прозрачного слоя из ОУНТ. Для оценки и следующего использования механических параметров пленок ОУНТ нужно поначалу знать их геометрические размеры», – ведает управляющий Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколтеха доктор Альберт Насибулин.

На данный момент для измерения оптических параметров употребляются способы абсорбционной спектроскопии и спектроскопии характеристических утрат энергии электронами, а для определения геометрических характеристик – способы просвечивающей электрической микроскопии, сканирующей электрической микроскопии либо атомно-силовой микроскопии. Все эти способы весьма трудоемки и требуют дорогостоящего оборудования и специальной подготовки образцов, что может воздействовать на измеряемые характеристики пленок ОУНТ.

Группе исследователей во главе с доктором Сколтеха и Института Аалто Альбертом Насибулиным удалось создать резвый, всепригодный, бесконтактный способ четкой оценки толщины пленок ОУНТ и их диэлектрических функций. Ученые избрали необычный путь, решив применять резвый и высокочувствительный неразрушающий способ спектроскопической эллипсометрии.

«Эллипсометрия – это непрямой бесконтактный способ, который можно использовать для определения характеристик пленки, но, к огорчению, далековато не постоянно обычные методы обработки данных дают удовлетворительный итог. На 1-ый взор может показаться, что пленка из углеродных нанотрубок — это весьма неловкий объект для эллипсометрии, так как она состоит из миллионов отдельных и связанных воедино трубок нанометрового размера, нацеленных случайным образом.

Для таковых пленок свойственны мощное поглощение во всем спектральном спектре, слабенькое отражение и анизотропия оптических параметров. И тем не наименее, 1-ый создатель статьи, студент совместной магистерской программки Сколтеха и МФТИ, Жора Ермолаев разработал стильный метод, позволяющий получать данные о толщине и оптических неизменных пленок нанотрубок из 1-го набора оптических измерений», – отмечает один из создателей работы, старший научный сотрудник Сколтеха Юрий Гладуш.

Исследователи сделали пленки SWCNT различной толщины с поглощением в спектре от 90% до 45% в области диапазона около 550 нанометров и обусловили коэффициент преломления в широком диапазоне (250–3300 нм) и подобающую толщину пленок.

«Мы ждали, что оптические характеристики пленок будут зависеть от плотности упаковки углеродных нанотрубок, но не ждали, что эта зависимость окажется настолько значимой. При добавлении одной капли этанола происходит уплотнение пленки, а коэффициент преломления возрастает с 1,07 до 1,7, что дозволяет надзирать оптические характеристики пленок ОУНТ», – добавляет Насибулин.

Исследователи считают, что приобретенные результаты могут быть применены иными учеными применительно не только лишь к углеродным нанотрубкам, да и к остальным аналогичным структурам. Работа проводилась при участии профессионалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, также компаний GrapheneTek и Canatu Ltd.

Источник: naked-science.ru

Leave a Comment