I telefoni cellulari e gli orologi Apple potrebbero durare un po' di più grazie a un nuovo metodo per creare nanofili di rame.

Un team di scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha creato un nuovo metodo per purificare i nanofili di rame con un rendimento vicino al 100%. Questi nanofili sono spesso utilizzati nelle applicazioni nanoelettroniche.

La ricerca, che appare nell'edizione online di Comunicazioni chimiche e sulla copertina del numero cartaceo, mostra come il metodo può produrre grandi quantità di long, uniforme, nanofili di rame ad alta purezza. I nanofili di rame di elevata purezza soddisfano i requisiti delle applicazioni nanoelettroniche e forniscono una via per la purificazione della sintesi su scala industriale di nanofili di rame, un passaggio chiave per la commercializzazione e l'applicazione.

I nanofili metallici (NW) sono promettenti per applicazioni commerciali come display flessibili, celle solari, catalizzatori e dissipatori di calore.

L'approccio più comune per creare nanofili non solo produce nanofili ma anche altre forme a basso rapporto d'aspetto come nanoparticelle (NP) e nanobarre. Questi sottoprodotti indesiderati sono quasi sempre prodotti a causa delle difficoltà nel controllare la nucleazione non istantanea delle particelle di semi e dei tipi di semi, che fa sì che le particelle crescano in più percorsi.

"Abbiamo creato la forma più pura di nanofili di rame senza sottoprodotti che avrebbero influenzato la forma e la purezza dei nanofili, " ha detto Fang Qian di LLNL, autore principale del paper.

Il team ha dimostrato che i nanofili di rame, sintetizzato su scala litro, possono essere purificati fino a una resa prossima al 100% dai loro prodotti secondari di nanoparticelle con pochi semplici passaggi.

I nanomateriali funzionali sono notoriamente difficili da produrre in grandi volumi con una composizione altamente controllata, forme e dimensioni. Questa difficoltà ha limitato l'adozione di nanomateriali in molte tecnologie di produzione.

"Questo lavoro è importante perché consente la produzione di grandi quantità di nanomateriali di rame con un approccio molto semplice ed elegante per separare rapidamente i nanofili dalle nanoparticelle con un'efficienza estremamente elevata, "ha detto Eric Duoss, un investigatore principale del progetto. "Prevediamo di impiegare questi nanomateriali purificati per un'ampia varietà di nuovi approcci di fabbricazione, compresa la produzione additiva".

La chiave del successo è l'uso di un tensioattivo idrofobo in soluzione acquosa, insieme a un sistema di solventi organici acquosi immiscibili per creare un'interfaccia idrofobica-distinta, consentendo ai nanofili di incrociarsi spontaneamente a causa della loro diversa struttura cristallina e area superficiale totale da quelle delle nanoparticelle.

"I principi sviluppati da questo caso particolare di nanofili di rame possono essere applicati a una varietà di applicazioni di nanofili, " ha detto Qian. "Questo metodo di purificazione aprirà nuove possibilità nella produzione di nanomateriali di alta qualità a basso costo e in grandi quantità".

Altri ricercatori di Livermore includono:Pui Ching Lan, Tammy Olson, Cheng Zhu e Christopher Spadaccini.

"Stiamo anche sviluppando schiume ad alta superficie e inchiostri stampabili per processi di produzione additiva, come la scrittura a inchiostro diretto utilizzando i NW, " ha detto Yong Han di LLNL, un corrispondente autore dell'articolo.