I materiali che conducono elettricità ma che sono anche trasparenti alla luce sono importanti per i display elettronici, telecamere e celle solari. Il materiale standard del settore per queste applicazioni è l'ossido di indio e stagno (ITO), ma il costo vertiginoso e l'offerta limitata di indio hanno spinto a cercare alternative.

Un approccio promettente è quello di costruire reti simili a maglie di fili metallici conduttori ultrasottili attraverso i quali la luce può passare. Ivan Vakarelski dell'A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences e Xiaosong Tang e Sean O'Shea dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hanno ora perfezionato il processo di creazione di queste minuscole maglie in modo che sia fattibile per grandi produzione in scala.

Il segreto per fabbricare microstrutture così intricate è incoraggiare le nanoparticelle metalliche ad assemblarsi da una sospensione liquida. Ciò richiede un modello predefinito per guidare l'autoassemblaggio, nello stesso modo in cui i granuli di caffè si assemblano in un anello sotto una tazza mentre il liquido versato evapora.

Alcuni anni fa, Vakarelski ei suoi collaboratori hanno dimostrato la possibilità di utilizzare microparticelle di lattice come modello per tale rete utilizzando una soluzione contenente nanoparticelle d'oro. “Mentre il solvente evaporava, una rete di ponti liquidi sviluppata attorno alle particelle di lattice, lasciando dietro di sé una rete di microfili formati dall'autoassemblaggio delle particelle d'oro, " spiega O'Shea. “Questo è un approccio facile per scopi di ricerca, ma è difficile da controllare su scala manifatturiera”.

Per affrontare questo problema, i ricercatori si sono rivolti alla tecnica della fotolitografia, che prevede l'uso della luce ultravioletta per disegnare modelli in una pellicola fotoresist. Le parti esposte e indurite del fotoresist fungono quindi da modello preciso per l'autoassemblaggio delle nanoparticelle d'oro. “È difficile, però, "dice Vakarelski, “per produrre sfere che replicano il modello di particelle di lattice usando la fotolitografia. Abbiamo provato diverse strutture alternative e abbiamo scoperto che le strutture ad arco funzionano altrettanto bene".

Utilizzando la fotolitografia per produrre un modello di strutture ad arco e la stessa soluzione di nanoparticelle d'oro, i ricercatori hanno preparato una rete di microfili d'oro di alta qualità (nella foto) con conduttanza e trasparenza paragonabili a quelle dell'ITO di alta qualità. “Un ulteriore vantaggio delle strutture ad arco è che, a differenza delle microparticelle di lattice, non siamo limitati a una topologia di rete esagonale, "dice O'Shea. Infatti, i ricercatori hanno prodotto con successo reti di rettangoli, esagoni e triangoli. “Utilizzando questa tecnica abbiamo in programma di esplorare reti funzionali speciali utilizzando altri tipi di particelle, comprese le particelle semiconduttrici, particelle magnetiche, nanotubi di carbonio, DNA e proteine, "dice Vakarelski.