Sebbene i nanofili stiano rispondendo alle richieste del mercato di prodotti innovativi, più piccoli, dispositivi elettronici flessibili abilitando circuiti elettronici su scala molecolare, l'assemblaggio di nanofili in materiali funzionali rimane un problema. Gruppo di ricercatori della Kaunas University of Technology (KTU), La Lituania offre una nuova soluzione per la produzione di nanofili ad alto rendimento da ossido di zinco, materiale più economico e più rispettoso dell'ambiente, rispetto agli elementi delle terre rare come l'indio, arsenico o gallio spesso utilizzati nella produzione elettronica.

Secondo gli scienziati, la sintesi dei nanofili è per lo più limitata dalla superficie di crescita, ostacolando la loro ampia applicazione. Anche, molte applicazioni richiedono proprietà, che sono contraddittori e quindi non possono essere effettivamente realizzati in un unico materiale. Il nuovo metodo per la produzione di nanofili di ossido di zinco, creato dal gruppo di scienziati del KTU Institute of Materials Science, affronta questi problemi. Così la più ampia applicazione dei nanofili in dispositivi elettronici innovativi, che sono sempre più piccoli, flessibile e coinvolgente diversi materiali di superficie sta diventando possibile.

"Il nuovo metodo è stato creato mentre stavo ricercando modi semplici per coltivare nanostrutture di ossido di metallo. Il metodo, che ora chiamiamo sintesi di combustione, permette di produrre alti livelli di una nanostruttura controllata. I nanofili vengono coltivati ​​in fase gassosa, il prodotto finale raccolto come polvere e poi disperso in varie soluzioni. Semplici metodi di rivestimento come la spruzzatura consentono di posizionare nanofili di ossido di zinco su varie superfici", afferma il dottor Simas Račkauskas, un ricercatore presso il KTU Institute of Materials Science.

A causa delle loro proprietà di semiconduttore, i nanofili di ossido di zinco hanno un grande potenziale di applicazione in elettronica o ottica. Anche, le proprietà delle superfici rivestite con ossido di zinco ne consentono l'utilizzo in medicina. Al momento, i ricercatori stanno studiando due potenziali applicazioni dei nanofili di ossido di zinco:un rivestimento multifunzionale di celle solari antiriflesso e una serie di sensori di gas multifunzionali, sensibile e selettivo ai gas, attivato dalla luce.

"Gli elementi solari attualmente utilizzati nel mercato riflettono la luce, così la luce, che potrebbe essere trasformato in energia, è in parte perduto. I rivestimenti per celle solari Nanowire migliorano le prestazioni delle celle solari riducendo le loro qualità riflettenti, trasformando i raggi UV in luce e conferendo agli elementi solari proprietà autopulenti", spiega il dottor Račkauskas.

La ricerca iniziale rivela che utilizzando il rivestimento di nanofili di ossido di zinco l'efficienza degli elementi solari è migliorata del 6%. Il rivestimento è idrorepellente, e degrada gli inquinanti organici; si ottiene così l'effetto autopulente di una cella solare.

Al momento, in condizioni di laboratorio, il team di ricerca KTU può produrre circa 100 g di nanoparticelle di ossido di zinco all'ora, costa circa 8 euro. La cifra sarebbe sufficiente a coprire i 2,5 m2 di elementi solari.

I ricercatori di KTU stanno anche studiando le proprietà di un sensore UV unico, che può essere spruzzato su qualsiasi superficie. Nello sviluppo del sensore vengono utilizzati due materiali:nanoparticelle di ossido di zinco e un conduttore (filo), come grafite o vernice metallica. Si può disegnare uno schema elettronico completo compreso filo e sensore su qualsiasi superficie, diciamo tessile, carta o plastica. Secondo il dottor Račkauskas, un sensore di luce può essere utilizzato come qualsiasi altro interruttore, solo è attivato dalla luce, come un semplice raggio puntatore laser.

"Le possibilità di applicazione di un tale sensore UV sono praticamente inesauribili, però, dobbiamo aspettare la domanda del mercato e l'ulteriore sviluppo dell'elettronica flessibile. Il nostro prodotto potrebbe essere interessante per il design funzionale in quanto consente di integrare l'elettronica in capi di abbigliamento, muri, oggetti di design d'interni. Anche, il nostro interruttore UV può essere posizionato in luoghi di difficile accesso", spiega il dottor Račkauskas.

Sta sottolineando il basso costo e l'ecocompatibilità dello zinco nella produzione di elettronica:"La maggior parte della produzione elettronica utilizza elementi di terre rare, come l'indio, arsenico e gallio, che sono difficili da estrarre, il processo è costoso e dannoso per l'ambiente. D'altra parte, Lo zinco è molto popolare, economico e anche benefico per l'organismo umano".

Secondo il ricercatore KTU, se gli elementi delle terre rare nell'elettronica fossero sostituiti dall'ossido di zinco, ciò comporterebbe soluzioni meno costose e rispettose dell'ambiente.