Rappresentazione artistica basata su un'immagine di microscopia a forza atomica reale (AFM) che mostra fibre supramolecolari conduttive intrappolate tra due elettrodi d'oro distanziati di 100 nm. Ogni fibra plastica è composta da più fibre corte ed è in grado di trasportare cariche elettriche con la stessa efficienza di un metallo. Credito:Grafica:M. Maaloum, ICS (CNRS)
Ricercatori del CNRS e dell'Université de Strasbourg, guidato da Nicolas Giuseppone e Bernard Doudin, sono riusciti a produrre fibre di plastica altamente conduttive con uno spessore di pochi nanometri. Questi nanofili, per il quale il CNRS ha depositato un brevetto, "autoassemblante" quando attivato da un lampo di luce.
Economico e maneggevole, a differenza dei nanotubi di carbonio, combinano i vantaggi dei due materiali attualmente utilizzati per condurre la corrente elettrica:metalli e polimeri organici plastici. Infatti, le loro notevoli proprietà elettriche sono simili a quelle dei metalli. Inoltre, sono leggere e flessibili come la plastica, che apre la possibilità di affrontare una delle sfide più importanti dell'elettronica del 21° secolo:la miniaturizzazione dei componenti fino alla scala nanometrica. Questo lavoro sarà pubblicato il 22 aprile 2012 su Chimica della natura sito web. Il prossimo passo è dimostrare che queste fibre possono essere integrate industrialmente all'interno di dispositivi elettronici come schermi flessibili, celle solari, eccetera.
In un lavoro precedente pubblicato nel 2010 ( Angelo. chimica. Int. Ed. 2010, 49, 6974-78), Giuseppone ei suoi colleghi sono riusciti per la prima volta a ottenere nanofili. Per raggiungere questa impresa, hanno modificato chimicamente le “triarylamine”, molecole sintetiche che sono state utilizzate per decenni dall'industria nei processi di fotocopiatura Xerox. Con loro grande sorpresa, osservarono che in luce e in soluzione, le loro nuove molecole si sono accatastate spontaneamente in modo regolare per formare fibre in miniatura. Questi fili, lunghe poche centinaia di nanometri, sono costituiti da ciò che è noto come l'insieme "supramolecolare" di diverse migliaia di molecole.
Immagine di microscopia a forza atomica reale che mostra una fibra supramolecolare conduttiva, composto da più fibre corte. Ogni grano corrisponde a una molecola (l'immagine è alta 50 nm). Credito:M. Maaloum, ICS (CNRS)
In collaborazione con il team di Doudin, i ricercatori hanno quindi studiato in dettaglio le proprietà elettriche di queste nanofibre. Questa volta, hanno messo le loro molecole in contatto con un microcircuito elettronico comprendente elettrodi d'oro distanziati di 100 nm. Hanno quindi applicato un campo elettrico tra questi elettrodi.
La loro prima scoperta importante fu che, quando innescato da un lampo di luce, le fibre si autoassemblano esclusivamente tra gli elettrodi. Il secondo risultato sorprendente è stato che queste strutture, che sono leggere e flessibili come la plastica, risultano in grado di trasportare densità di corrente straordinarie, sopra 2*10 6 Ampere per centimetro quadrato (A.cm -2 ), avvicinandosi a quelli del filo di rame. Inoltre, hanno una resistenza di interfaccia molto bassa con i metalli:10, 000 volte inferiore a quello dei migliori polimeri organici.
I ricercatori ora sperano di dimostrare che le loro fibre possono essere utilizzate industrialmente in dispositivi elettronici miniaturizzati come schermi flessibili, celle solari, transistor, nanocircuiti stampati, eccetera.
