Prova a piegare il tuo iPhone a metà. Oppure arrotola il tablet come una pergamena. Oppure avvolgi una TV touchscreen attorno a un palo. Non ha funzionato così bene, fatto? Questo perché il materiale ceramico utilizzato per realizzare molti dei touchscreen odierni ha solo due delle tre qualità necessarie:è conduttivo, è trasparente, ma non è flessibile.

"È fragile e quindi se lo pieghi, si rompe, " dice lo scienziato dell'Università del Vermont Frederic Sansoz, un professore di ingegneria meccanica.

Ma Sansoz e un team di altri scienziati hanno fatto una scoperta che potrebbe cambiare le cose. Lavorando con l'argento su una scala incredibilmente piccola—nanofili spessi solo poche centinaia di atomi—hanno scoperto che potevano creare cavi che erano sia super resistenti "ed elastici come la gomma, " lui dice.

Questo tipo di filo d'argento potrebbe essere modellato in una maglia che conduce corrente, consente alla luce di risplendere e si piega così facilmente "potresti essere in grado di legare il tuo smartphone in un nodo, " lui dice.

O, come scrivono nel loro studio, "riportiamo un insolito super-allungamento a temperatura ambiente senza ammorbidimento nei nanocristalli d'argento cubici centrati sulla faccia".

I risultati del team sono stati pubblicati nel numero di aprile della rivista Materiali della natura .

Piccolo è più forte

Sansoz di UVM, il suo collaboratore Scott Mao all'Università di Pittsburgh, e i loro colleghi hanno condotto ricerche pionieristiche su come trasformare i metalli teneri, compreso l'oro, in fili super resistenti su scala nanometrica. Fa parte di un'area di ricerca in crescita che mostra che poiché i materiali sono progettati per essere sempre più piccoli è possibile eliminare molti difetti su scala atomica. "E questo li rende molto più forti, " lui dice, "in genere, più piccolo è più forte."

Ma c'è un problema. "Mentre li rendi più forti, diventano fragili. È gomma da masticare contro il vetro della finestra, "dice Sansone.

Ecco perché è rimasto molto sorpreso da ciò che la squadra ha scoperto sull'argento.

Come i fili d'argento si fanno sempre più piccoli, fino a circa 40 nanometri, seguono la tendenza prevista:diventano relativamente più forti e più fragili. Ma ricerche precedenti di altri scienziati avevano dimostrato che a una piccolezza ancora più estrema, al di sotto dei 10 nanometri, l'argento fa qualcosa di strano. "Si comporta come un dolce di gelatina Jello, " Dice Sansoz. "Diventa molto morbido quando viene compresso, ha pochissima forza, e torna lentamente alla sua forma originale."

Gli scienziati dei materiali ipotizzano che ciò accada perché i cristalli d'argento sono così piccoli che la maggior parte dei loro atomi sono in superficie, con pochissimi atomi interni. Ciò consente alla diffusione dei singoli atomi dalla superficie di dominare il comportamento del metallo invece del cracking e dello scivolamento di reticoli organizzati di atomi all'interno. Questo fa sì che questi più piccoli, ma solido, cristalli d'argento per avere un comportamento liquido anche a temperatura ambiente.

"Quindi la nostra domanda era:cosa sta succedendo nel divario tra 10 nanometri e 40 nanometri?" dice Sansoz. "Questo è il primo studio a esaminare questa gamma di diametri di nanofili".

Attenzione al divario

Ciò che il team di scienziati ha scoperto nel divario, utilizzando sia un microscopio elettronico che modelli atomistici su un supercomputer, è che "i due meccanismi coesistono allo stesso tempo, " dice Sansoz. Ciò conferisce ai fili d'argento in quella zona poco esplorata sia la forza del principio "più piccolo è più forte" con la stranezza simile al liquido dei loro cugini più piccoli. A queste dimensioni simili a riccioli d'oro, quando i difetti si formano sulla superficie del filo mentre viene tirato a parte, "poi entra la diffusione e sana il difetto, " Dice Sansoz. "Quindi si allunga, si allunga e si allunga, allungandosi fino al duecento per cento".

Ci sono stati notevoli progressi dal 2010 nell'applicazione dei nanofili d'argento nell'elettronica, Sansoz dice, inclusi elettrodi conduttivi per display touchscreen. E alcune aziende stanno lavorando duramente per applicare questi cavi alla creazione di schermi flessibili a costi contenuti. "Ma, proprio adesso, stanno fabbricando totalmente al buio, " Dice Sansoz. "Non sanno quale sia la dimensione del cavo migliore." La sua nuova scoperta dovrebbe dare a chimici e ingegneri industriali una dimensione target per la creazione di fili d'argento che potrebbero portare ai primi telefoni pieghevoli.