Una nuova ricerca mostra che avvolgere nanofili d'argento, promettenti per applicazioni come display flessibili e celle solari, con uno strato ultrasottile di carbonio chiamato grafene protegge le strutture dai danni e potrebbe rappresentare una chiave per realizzare il loro potenziale commerciale. Le immagini in basso mostrano come la guaina di grafene protegge i nanofili anche se sottoposti a 2,5 megawatt di intensità energetica per centimetro quadrato da un laser ad alta energia, un'intensità che vaporizza i fili srotolati. Le immagini in alto mostrano come i fili non avvolti vengono danneggiati con un'intensità energetica di appena 0,8 megawatt per centimetro quadrato. Credito:foto della Purdue University)
I nanofili d'argento promettono applicazioni come display flessibili e celle solari, ma la loro suscettibilità ai danni da radiazioni UV altamente energetiche e condizioni ambientali difficili ha limitato la loro commercializzazione.
Una nuova ricerca suggerisce che avvolgere i nanofili con uno strato ultrasottile di carbonio chiamato grafene protegge le strutture dai danni e potrebbe rappresentare una chiave per realizzare il loro potenziale commerciale.
"Mostriamo che anche se hai solo un materiale dello spessore di un atomo, può proteggere da un'enorme quantità di danni da radiazioni UV, "ha detto Gary Cheng, professore associato di ingegneria industriale alla Purdue University.
I dispositivi realizzati con nanofili d'argento e grafene potrebbero trovare impiego nelle celle solari, display flessibili per computer ed elettronica di consumo, e futuri circuiti "optoelettronici" per sensori ed elaborazione delle informazioni. Il materiale è flessibile e trasparente, ma elettricamente conduttivo, ed è un potenziale sostituto dell'ossido di indio e stagno, o ITO. L'industria sta cercando alternative all'ITO a causa degli svantaggi:è relativamente costoso a causa della limitata abbondanza di indio, ed è inflessibile e si degrada nel tempo, diventando fragile e ostacolando le prestazioni, disse Suprem Das, un ex studente di dottorato alla Purdue e ora ricercatore post-dottorato presso la Iowa State University e l'Ames Laboratory.
Però, uno dei principali fattori che limitano le applicazioni commerciali dei nanofili d'argento è la loro suscettibilità agli ambienti difficili e alle onde elettromagnetiche.
"Il danno da radiazioni è diffuso, " ha detto Das, che ha guidato il lavoro con lo studente di dottorato di Purdue Qiong Nian (pronunciato Chung Nee-an). "Il danno si verifica nell'imaging medico, nelle applicazioni spaziali e solo dall'esposizione a lungo termine alla luce solare, ma ora stiamo vedendo che se avvolgi i nanofili d'argento con il grafene puoi superare questo problema".
I risultati sono apparsi in ottobre sulla rivista ACS Nano , pubblicato dall'American Chemical Society. Il documento è stato scritto da Das; Nian; studenti laureati Mojib Saei, Shengyu Jin e Doosan Back; il precedente associato di ricerca post-dottorato Prashant Kumar; David B. Janes, un professore di ingegneria elettrica e informatica; Muhammad A. Alam, il Jai N. Gupta Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica; e Cheng.
La spettroscopia Raman è stata eseguita dal Dipartimento di Fisica e Astronomia della Purdue. I risultati hanno mostrato che la guaina di grafene proteggeva i nanofili anche mentre veniva sottoposta a 2,5 megawatt di intensità energetica per centimetro quadrato da un laser ad alta energia, che vaporizza i fili non avvolti. I fili non avvolti sono stati danneggiati con un'intensità energetica di appena 0,8 megawatt per centimetro quadrato.
"Sembra che il rivestimento in grafene estragga e diffonda energia termica lontano dai nanofili, " Ha detto Das. Il grafene aiuta anche a prevenire i danni dell'umidità.
La ricerca è una continuazione dei risultati precedenti pubblicati nel 2013 e dettagliati in questo documento.
