Brug af tyktflydende metaller i mikrofibre

EPFL-forskere har udviklet de første mikrostrukturerede fibre med et viskøst metal indeni - et perfekt eksempel på, hvad tværfagligt teamwork kan opnå.

Platin, kobber, nikkel og fosfor - det er komponenterne i en amorf metallegering med fremragende mekaniske egenskaber. Legeringen er også meget korrosionsbestandig og tiltrækker stor interesse for urfremstilling og mikromekanik. Nu er tre forskere fra EPFL's Laboratory of Photonic Materials and Fiber Devices (FIMAP) – Ph.D. studerende Inès Richard, postdoc Wei Yan og professor Fabien Sorin - har givet det et nyt formål:de bruger det til at lave elektroder til plastfibre. Deres papir, som var medforfatter af professor Jörg Löffler fra ETH Zürich, er udgivet i Natur nanoteknologi .

En tynd elektrisk leder

"Vores metalliske glas er en del af en ny kategori af metaller med en amorf struktur, " siger Richard. "Når legeringen opvarmes til en bestemt temperatur, den bliver først viskøs og bliver derefter krystallinsk og fast." Fordelen er, at mens legeringen er i en viskøs tilstand, det kan strækkes til en nanometrisk størrelse, ensartet form, der løber langs fiberen. Det er et trin op fra de krystallinske metaller, der normalt bruges - de strækkes, mens de er i flydende tilstand, hvilket betyder, at de kan bryde i dråber, hvis deres diameter bliver for lille.

"Takket være denne legering og vores arbejde med professor Vasiliki Tileli, som gav yderligere indsigt i, hvordan processen fungerer, vi var i stand til at skabe en meget tynd, elektrisk ledende fiber, " siger professor Sorin. "Den er kun 40 nanometer tyk - det er omkring 50 gange mindre end en standard elektrodefiber."

At få rotter til at gå

Fordi legeringen er tyktflydende, det kan kombineres med en anden væske under produktionsprocessen uden at de to blandes. "Vi tilsatte flydende selen, som kan registrere lys, " siger Yan. "Legeringen er meget ledende, og fordi takket være den høje kvalitet af grænsefladen mellem begge materialer, det forbedrede også fiberens ydeevne og følsomhed."

"Vi arbejdede også sammen med professorerne Stéphanie Lacour og Grégoire Courtine for at teste vores metalliske glasfibre på rotter, " siger Richard. Lacour hjalp med at udvikle en metode til at integrere elektroderne i kroniske implantater. Derefter testede Courtines laboratorium implantaternes funktionaliteter på rotter. Hans forskere sendte elektriske impulser direkte ind i rotternes hjerner, får dem til at bevæge sig, og registrerede signalerne fra deres neuroner. De metalliske glasfibre udviklet af EPFL er designet til brug i biomedicinsk udstyr og elektronik.