I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory hanno creato una libreria di strutture d'oro nanoporose su un singolo chip che ha applicazioni dirette per batterie agli ioni di litio ad alta capacità e interfacce neurali.

Oro nanoporoso (np-Au), un metallo poroso utilizzato nella ricerca energetica e biomedica, viene prodotto attraverso un processo di corrosione della lega noto come dealloying che genera una caratteristica rete tridimensionale su nanoscala di pori e legamenti.

Nell'articolo di copertina nel numero del 14 gennaio di Nanoscala , una rivista pubblicata dalla Royal Society of Chemistry, ricercatori LLNL e la loro Università della California, I collaboratori di Davis (link is external) descrivono un metodo per creare una libreria di diverse morfologie np-Au su un singolo chip tramite la consegna precisa di energia laser sintonizzabile. Il professore di UC Davis Erkin Seker è stato il ricercatore principale (PI) del progetto UC Fees che ha principalmente finanziato il lavoro, insieme alla co-PI Monika Biener della Divisione Scienza dei Materiali di LLNL.

La microelaborazione laser (ad es. la microlavorazione) fornisce il controllo spaziale e temporale mentre impone energia vicino alla superficie del materiale.

"Le tradizionali tecniche di applicazione del calore per la modifica di np-Au sono processi di massa che non possono essere utilizzati per generare una libreria di diverse dimensioni dei pori su un singolo chip, " ha detto lo scienziato dello staff LLNL Ibo Matthews, coautore del paper. "La microelaborazione laser offre una soluzione interessante a questo problema fornendo un mezzo per applicare energia con un'elevata risoluzione spaziale e temporale".

I ricercatori hanno utilizzato simulazioni multifisiche per prevedere gli effetti dell'onda continua rispetto alla modalità laser pulsata e la variazione della conduttività termica del substrato di supporto sulle temperature locali del film np-Au durante la ricottura fototermica.

Sono stati quindi in grado di fabbricare una libreria di materiali su chip composta da 81 campioni np-Au di nove diverse morfologie da utilizzare nello studio parallelo delle relazioni struttura-proprietà.

"Queste librerie hanno il potenziale per aumentare drasticamente il rendimento degli studi di interazione morfologica per np-Au, specificamente in applicazioni come batterie agli ioni di litio ad alta capacità, studi di interazione cellula-materiale per interfacce neurali, biosensori analitici, così come studi di scienza dei materiali su scala nanometrica, " ha detto Biner, coautore del paper.

Questo lavoro pone le basi per comprendere la ricottura basata su laser di materiali a film sottile porosi. La fabbricazione di librerie di materiali a chip singolo ha il potenziale per aumentare la produttività dei test di interazione dei materiali in molte discipline attraverso librerie di screening di materiali a chip singolo facili.