Новости химической науки > Наносварка под действием света

Исследователи из США разработали новый способ соединения металлических нанопроводов – облучение их белым светом. Результаты исследования могут оказаться весьма полезными для изготовления прозрачных сетей, сплетенных из нанопроводов – такие системы могут найти применение в создании сенсорных экранов и органических фотоэлектронных устройств.

Эрик Гарнетт (Erik Garnett) с коллегами из Стэнфорда использовали методику, известную как полиольный процесс (polyol process) для синтеза серебряных нанопроводов диаметром 30-80 нм и длиной 3-10 мкм. В результате этого процесса были получены нанопровода в тонкой оболочке из поливинилпирролидина [polyvinylpyrrolidine (PVP)].

Нанопровода осаждали на поверхность в случайном порядке просто распыляя на поверхность. Такое осаждение приводило к тому, что лежа на поверхности большое количество проводов пересекалось друг с другом, поскольку нанопровода были покрыты слоем полимера, между проводами оставался зазор в 2 нм.

Новая методика наносварки работает эффективнее существующих в настоящее время методов. (Рисунок из Nat. Mater., 2012, DOI: 10.1038/nmat3238)

При освещении светом таких нанопроводов, лежащих друг на друге, облучение локализовывалось на пересечении проводов, выделяющегося при этом тепла хватало для плавления тонкой полимерной оболочки и связывания проводков друг с другом. Гарнетт отмечает, что такие области локализации энергии между наночастицами металла были известны и ранее и изучались в рамках плазмоники – колебания электромагнитного поля (видимого света) приводит к увеличению подвижности электронов в металле, приводя к его разогреву. Такой эффект наблюдается по всей протяженности нанопровода, но особо существенно проявляется там, где нанопровода пересекаются.

Гарнетт уверен, что метод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами получения четей, состоящих из нанопроводов. Наиболее распространенный метод заключается в нагревании образца при температуре около 200°C в течение 20-30 минут. Преимущество разработанной методики заключается в том, что с ее помощью можно сшить нанопровода с большей скоростью, нагревание происходит на локальных участках, а также для нового метода не свойственна проблема перегрева, способного разрушить места спайки.

В настоящее время исследователи пытаются увеличить эффективность процесса. Гарнетт отмечает, что исследователи из его группы уже продемонстрировали все возможные преимущества нового подхода для получения прозрачных электродов полимерных солнечных ячеек, но эти устройства отличаются весьма скромной эффективностью. В настоящее время исследователи планируют исследовать методы связывания нанопроводов из других материалов, например – меди, системы из таких материалов будут отличаться и меньшей стоимостью, и большей эффективностью.

Роберт Дори (Robert Dorey), руководитель центра микросистем и нанотехнологий Университета Кренифилда отмечает, что возможность уменьшения температуры, необходимой для связывания нанопроводов, весьма важна для методов разработки новых способов обработки наноматериалов. Дори добавляет, что, несмотря на то, что серебро представляет собой интересный материал, но у него весьма узкая область практических применений, поэтому было бы интересно перенести полученные результаты на другие металлические и, возможно, неметаллические нанопровода.

Источник: Nat. Mater., 2012, DOI: 10.1038/nmat3238

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #химия поверхности, #химия полимеров