Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Dopage multipliant la conductivité des fibres de nanotubes de carbone d’un facteur 7

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Effet du dopage sur une fibre en nanotubes de carbone biparoi

Dans les nanotubes de carbone bi-parois associés à la présence d’iode et d’acide chlorosulfonique, le transfert de charge permet d’augmenter jusqu’à un facteur 7 la conductivité. Les espèces dopantes déplacent le niveau de Fermi jusqu’à 1.1 eV sans modifier le libre parcours moyen électronique estimé à 30 nm. Deux stratégies permettent d’obtenir des fibres en nanotubes de carbone (NTC) très conductrice électriquement : (1) augmenter le libre parcours moyen électronique ou (2) augmenter le nombre de canaux de conduction électronique de chaque NTC en déplaçant le niveau de Fermi par transfert de charge (déterminé par spectrométrie Raman). L’acide chlorosulfonique (ACS) est un excellent dispersant des NTC. Si, lors de la fabrication de la fibre, des molécules d’ACS restent dans le matériau, elles permettent un transfert de charge qui conduit à un déplacement du niveau de Fermi de 0.7 eV. La conséquence est une augmentation d’un facteur 5 de la conductivité par rapport à un système composé uniquement de NTC. Ceci est également le cas de fibres en NTC pures imprégnées dans de l’iode pour lesquelles le gain en conductivité est un peu plus fort, jusqu’à un facteur 7, et où le niveau de Fermi se déplace de 1.1 eV.

Collaboration avec J. Kono et M. Pasquali, Rice University et LPCNO avec I Gerber