Mentre la Statua della Libertà e i vecchi centesimi possono continuare a diventare verdi, l'elettronica stampata e gli schermi multimediali realizzati con nanofili di rame manterranno sempre il loro colore originale.

I chimici della Duke University hanno creato una nuova serie di nanofili elettricamente conduttivi da sottili filamenti di atomi di rame mescolati con nichel. I nanofili di rame-nichel, sotto forma di film, conducono elettricità anche in condizioni che rompono il trasferimento di elettroni in semplici nanofili di argento e rame, mostra un nuovo studio.

Poiché i film realizzati con nanofili di rame-nichel sono stabili e sono relativamente economici da creare, sono un'opzione interessante da utilizzare nell'elettronica stampata, prodotti come carta elettronica, packaging intelligente e abbigliamento interattivo, disse Benjamin Wiley, un assistente professore di chimica alla Duke. Il suo team descrive i nuovi nanofili in a Nanolettere articolo pubblicato online il 29 maggio.

I nuovi nanofili di rame-nichel sono l'ultimo nanomateriale che il laboratorio di Wiley ha sviluppato come possibile alternativa a basso costo all'ossido di indio e stagno, o ITO. Questo materiale è rivestito su vetro per formare lo strato conduttivo trasparente negli schermi di visualizzazione dei telefoni cellulari, e-reader e iPad.

indio, a $ 600 - $ 800 per chilogrammo, è un costoso elemento di terre rare. La maggior parte viene estratta ed esportata dalla Cina, che sta riducendo le esportazioni, causando un aumento del prezzo dell'indio. L'ossido di indio e stagno si deposita sotto forma di vapore in modo relativamente lento, processo di rivestimento costoso, aggiungendo al suo costo. E il film è fragile, che è una delle ragioni principali per cui i sign pad alle file alla cassa dei negozi di alimentari alla fine falliscono e perché non esiste ancora un flessibile, iPad arrotolabile.

L'anno scorso, Il laboratorio di Wiley ha creato pellicole di nanofili di rame che possono essere depositate da un liquido in un processo di rivestimento economico. Questi film conduttivi sono molto più flessibili dell'attuale film ITO. Il rame è anche mille volte più abbondante e cento volte più economico dell'indio. Un problema con i film di nanofili di rame, però, è che hanno una tinta arancione che non sarebbe desiderabile in uno schermo. I film a base di rame inoltre si ossidano gradualmente se esposti all'aria, soffre della stessa reazione chimica che fa diventare verde la Statua della Libertà o un vecchio penny, disse Wiley.

Nichel, però, raramente diventano verdi. Ispirato al pezzo da cinque centesimi degli Stati Uniti, Wiley si chiedeva se potesse prevenire l'ossidazione dei nanofili di rame aggiungendo nichel. Lui e il suo studente laureato, Aaron Rathmell, ha sviluppato un metodo per mescolare il nichel nei nanofili di rame riscaldandoli in una soluzione di sale di nichel.

"In pochi minuti, i nanofili diventano di colore molto più grigio, " ha detto Wiley.

Rathmell e Wiley hanno quindi cotto i nuovi nanofili a varie temperature per testare per quanto tempo hanno condotto l'elettricità e hanno resistito all'ossidazione. I test mostrano che i film di nanofili di rame-nichel dovrebbero rimanere in aria a temperatura ambiente per 400 anni prima di perdere il 50 percento della loro conduttività elettrica. I nanofili d'argento perderebbero metà della loro conduttività in 36 mesi nelle stesse condizioni. I nanofili di rame normale dureranno solo 3 mesi.

Mentre i nanofili di rame-nichel si accumulano solo contro argento e rame, non sostituiranno presto l'ossido di indio-stagno nei display a schermo piatto, Wiley ha detto, spiegando che, per pellicole con trasparenza simile, i film di nanofili di rame-nichel non possono ancora condurre la stessa quantità di elettricità dell'ITO. "Anziché, attualmente ci stiamo concentrando su applicazioni in cui ITO non può andare, come l'elettronica stampata, " Egli ha detto.

La maggiore stabilità dei nanofili di rame-nichel li rende una migliore alternativa sia al rame che all'argento per applicazioni che richiedono un livello stabile di conduttività elettrica per più di qualche anno, che è importante per alcune applicazioni elettroniche stampate, disse Wiley.

Ha spiegato che l'elettronica stampata combina inchiostri conduttivi o elettronicamente attivi con i processi di stampa che producono riviste, confezioni di consumo e modelli di abbigliamento. Il basso costo e l'elevata velocità di questi processi di stampa li rendono interessanti per la produzione di celle solari, LED, imballaggi in plastica e abbigliamento.