Bøjning af normen på nanotråde

Nye metoder til at arrangere sølv nanotråde gør dem mere holdbare, viser en undersøgelse fra KAUST. Disse nanotråde danner fleksible, transparente ledende lag, der kan bruges til forbedrede solceller, belastningssensorer og næste generations mobiltelefoner.

Anvendelse af nanoteknologi i elektroniske enheder kræver streng test af individuelle bittesmå komponenter for at sikre, at de vil stå til brug. Sølv nanotråde viser meget lovende som stik, der kunne arrangeres i fleksible, næsten gennemsigtige masker til touchskærme eller solceller, men det er uklart, hvordan de vil reagere på langvarige spændinger fra bøjning og strømføring.

Det er let at teste bulkegenskaberne af en stor prøve af nanopartikler, men ikke helt åbenbarende. Imidlertid, vedtagelsen af ​​transmissionselektronmikroskopi (TEM) gør det muligt at undersøge individuelle nanopartikler. Ph.D. studerende Nitin Batra og hans vejleder Pedro Da Costa er på forkant med at udvikle nye TEM-teknikker. Dette har givet dem mulighed for at studere enkelt sølv nanotråde i detaljer (1).

"En stor del af vores arbejde har været at designe og fremstille prøveplatformprototyper (eller chips ) for TEM, som giver os mulighed for at karakterisere og manipulere nanomaterialer med en uovertruffen rumlig opløsning, siger Batra.

For at forbedre dyre kommercielt tilgængelige chips, der indeholder en meget skrøbelig membran til at understøtte nanopartikler, Batra og Da Costa, med hjælp fra Ahad Syed fra Nanofabrication Core Labat KAUST, har nu indgivet patent på deres egen robuste, genanvendelige chips, der ikke kræver en membran (2).

Forskerne suspenderede sølv nanotråde fra platinelektroder over deres specialfremstillede TEM-chips og anvendte en række spændinger, indtil nanotrådene svigtede på grund af opvarmning af den elektriske strøm. De fandt ud af, at lige nanotråde havde en tendens til at knække, når de nåede en vis høj strømtæthed, på punkter bestemt af lokale strukturelle defekter.

Mere interessant adfærd blev set, da nanotrådene blev bøjet fra begyndelsen. Disse prøver havde en tendens til at spænde i stedet for at knække ved højspænding og udviste en evne til selvhelbredelse, fordi de forblev holdt sammen af ​​kulstofbelægningen på ydersiden af ​​ledningerne. Nogle nanotråde udviste endda resonansvibrationer, som harmonikken på en guitarstreng, før de fejlede.

"Mange enheder forventes at gennemgå gentagne bøjninger og vridninger af slutbrugeren, hvilket betyder, at det ikke er realistisk at begrænse undersøgelsen af ​​den elektriske reaktion af sølv nanotråde til lige konfigurationer, " siger Batra. "Vores resultater tyder på, at fejlraten for sådanne enheder kunne minimeres ved at bruge bøjede nanotråde i stedet for lige. Den selvhelbredende evne kunne effektivt forsinke nedbrydningen af ​​kredsløbet."