Nuovi metodi per disporre i nanofili d'argento li rendono più durevoli, mostra uno studio di KAUST. Questi nanofili formano flessibili, strati conduttivi trasparenti che possono essere utilizzati per celle solari migliorate, sensori di deformazione e telefoni cellulari di nuova generazione.

L'applicazione della nanotecnologia nei dispositivi elettronici richiede test rigorosi dei singoli componenti minuscoli per garantire che resistano all'uso. I nanofili d'argento mostrano grandi promesse come connettori che potrebbero essere disposti in modo flessibile, reti quasi trasparenti per touchscreen o celle solari, ma non è chiaro come risponderanno a sollecitazioni prolungate dovute alla flessione e al trasporto di corrente.

Testare le proprietà di massa di un grande campione di nanoparticelle è facile, ma non del tutto rivelatore. Però, l'adozione della microscopia elettronica a trasmissione (TEM) consente di esaminare singole nanoparticelle. dottorato di ricerca lo studente Nitin Batra e il suo supervisore Pedro Da Costa sono in prima linea nello sviluppo di nuove tecniche TEM. Ciò ha permesso loro di studiare in dettaglio singoli nanofili d'argento (1).

"Una parte importante del nostro lavoro è stata la progettazione e la fabbricazione di prototipi di piattaforme campione (o patatine fritte ) per TEM, che ci permettono di caratterizzare e manipolare i nanomateriali con una risoluzione spaziale insuperabile, "dice Batra.

Per migliorare i costosi chip disponibili in commercio che contengono una membrana molto fragile per supportare le nanoparticelle, Batra e Da Costa, con l'aiuto di Ahad Syed del Nanofabrication Core Labat KAUST, hanno ora presentato a brevettare i propri robusti, chip riutilizzabili che non richiedono una membrana (2).

I ricercatori hanno sospeso i nanofili d'argento dagli elettrodi di platino sui loro chip TEM personalizzati e hanno applicato una gamma di tensioni fino a quando i nanofili non si sono rotti a causa del riscaldamento causato dalla corrente elettrica. Hanno scoperto che i nanofili dritti tendevano a spezzarsi quando raggiungevano una certa densità di corrente elevata, in punti determinati da difetti strutturali locali.

Un comportamento più interessante è stato osservato quando i nanofili sono stati piegati dall'inizio. Questi campioni tendevano a deformarsi invece di spezzarsi ad alta tensione e mostravano una capacità di autoriparazione perché rimanevano tenuti insieme dal rivestimento in carbonio all'esterno dei fili. Alcuni nanofili hanno persino mostrato vibrazioni risonanti, come gli armonici su una corda di chitarra, prima che fallissero.

"Molti dispositivi dovrebbero subire ripetute piegature e torsioni da parte dell'utente finale, il che significa che non è realistico limitare lo studio della risposta elettrica dei nanofili d'argento a configurazioni diritte, " dice Batra. "I nostri risultati suggeriscono che il tasso di guasto di tali dispositivi potrebbe essere ridotto al minimo utilizzando nanofili piegati invece di quelli diritti. La capacità di auto-guarigione potrebbe ritardare efficacemente la rottura del circuito".