Sospendendo minuscole nanoparticelle metalliche nei liquidi, Gli scienziati della Duke University stanno preparando "inchiostri" conduttivi per stampanti a getto d'inchiostro per stampare a basso costo, schemi di circuiti personalizzabili praticamente su qualsiasi superficie.

Elettronica stampata, che sono già utilizzati su vasta scala in dispositivi come i tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) antifurto che potresti trovare sul retro dei nuovi DVD, attualmente hanno un grosso inconveniente:affinché i circuiti funzionino, devono prima essere riscaldati per fondere insieme tutte le nanoparticelle in un unico filo conduttore, rendendo impossibile stampare circuiti su plastica o carta poco costose.

Un nuovo studio dei ricercatori della Duke mostra che modificare la forma delle nanoparticelle nell'inchiostro potrebbe semplicemente eliminare la necessità di calore.

Confrontando la conduttività di film realizzati con diverse forme di nanostrutture d'argento, i ricercatori hanno scoperto che gli elettroni passano attraverso i film fatti di nanofili d'argento molto più facilmente dei film realizzati con altre forme, come nanosfere o microflakes. Infatti, gli elettroni scorrevano così facilmente attraverso i film di nanofili che potevano funzionare nei circuiti stampati senza la necessità di fonderli tutti insieme.

"I nanofili avevano un 4, Conducibilità 000 volte superiore rispetto alle nanoparticelle d'argento più comunemente usate che troveresti nelle antenne stampate per i tag RFID, " ha detto Benjamin Wiley, assistente professore di chimica alla Duke. "Quindi se usi i nanofili, quindi non devi riscaldare i circuiti stampati fino a una temperatura così elevata e puoi usare plastica o carta più economica."

"Non c'è davvero nient'altro a cui riesco a pensare oltre a questi nanofili d'argento che puoi semplicemente stampare ed è semplicemente conduttivo, senza alcuna post-elaborazione, " ha aggiunto Wiley.

Questi tipi di elettronica stampata potrebbero avere applicazioni ben oltre l'imballaggio intelligente; i ricercatori prevedono di utilizzare la tecnologia per realizzare celle solari, display stampati, LED, touchscreen, amplificatori, batterie e persino alcuni dispositivi bioelettronici impiantabili. I risultati sono apparsi online il 16 dicembre in Materiali e interfacce applicati ACS .

L'argento è diventato un materiale di riferimento per la produzione di elettronica stampata, Wiley ha detto, e recentemente sono apparsi numerosi studi che misurano la conduttività di film con diverse forme di nanostrutture d'argento. Però, variazioni sperimentali rendono difficili i confronti diretti tra le forme, e pochi rapporti hanno collegato la conduttività dei film alla massa totale di argento utilizzata, un fattore importante quando si lavora con un materiale costoso.

"Volevamo eliminare qualsiasi materiale extra dagli inchiostri e semplicemente perfezionare la quantità di argento nei film e i contatti tra le nanostrutture come unica fonte di variabilità, " ha detto Ian Stewart, uno studente neolaureato nel laboratorio di Wiley e primo autore dell'articolo ACS.

Stewart ha usato ricette conosciute per cucinare nanostrutture d'argento con forme diverse, comprese le nanoparticelle, microfiocchi, e nanofili corti e lunghi, e ha mescolato queste nanostrutture con acqua distillata per creare semplici "inchiostri". Ha quindi inventato un modo semplice e veloce per realizzare film sottili utilizzando apparecchiature disponibili in quasi tutti i laboratori:vetrini e nastro biadesivo.

"Abbiamo usato un perforatore per ritagliare i pozzetti dal nastro biadesivo e li abbiamo incollati su vetrini, " ha detto Stewart. Aggiungendo un volume preciso di inchiostro in ciascun "pozzetto" di nastro e quindi riscaldando i pozzetti, a una temperatura relativamente bassa per far semplicemente evaporare l'acqua o a temperature più elevate per iniziare a fondere le strutture insieme, ha creato una varietà di film testare.

Il team afferma di non essere sorpreso dal fatto che i lunghi film di nanofili avessero la più alta conduttività. Gli elettroni di solito fluiscono facilmente attraverso le singole nanostrutture ma rimangono bloccati quando devono saltare da una struttura all'altra, Wiley ha spiegato, e lunghi nanofili riducono notevolmente il numero di volte che gli elettroni devono fare questo "salto".

Ma sono rimasti sorpresi di quanto fosse drastico il cambiamento. "La resistività dei lunghi film di nanofili d'argento è di diversi ordini di grandezza inferiore rispetto alle nanoparticelle d'argento e solo 10 volte maggiore dell'argento puro, "Stewart ha detto.

Il team sta ora sperimentando l'utilizzo di getti di aerosol per stampare inchiostri con nanofili d'argento in circuiti utilizzabili. Wiley dice che vogliono anche esplorare se i nanofili di rame rivestiti d'argento, che sono significativamente più economici da produrre rispetto ai nanofili di argento puro, darà lo stesso effetto.