Materialen die elektriciteit geleiden maar ook transparant zijn voor licht zijn belangrijk voor elektronische displays, camera's en zonnecellen. Het standaardmateriaal van de industrie voor deze toepassingen is indiumtinoxide (ITO), maar de stijgende kosten en het beperkte aanbod van indium hebben geleid tot een zoektocht naar alternatieven.

Een veelbelovende aanpak is het bouwen van gaasachtige netwerken van ultradunne geleidende metalen draden waar licht doorheen kan. Ivan Vakarelski van het A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences en Xiaosong Tang en Sean O'Shea van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hebben nu het proces van het maken van deze kleine mazen verfijnd, zodat het haalbaar is voor grote schaal fabricage.

Het geheim van het fabriceren van dergelijke ingewikkelde microstructuren is om metalen nanodeeltjes aan te moedigen zichzelf te assembleren uit een vloeibare suspensie. Dit vereist een vooraf gedefinieerde sjabloon om de zelfmontage te begeleiden - op dezelfde manier waarop koffiekorrels zich in een ring onder een kopje vormen terwijl gemorste vloeistof verdampt.

Een paar jaar geleden, Vakarelski en zijn collega's demonstreerden de mogelijkheid om latexmicrodeeltjes te gebruiken als sjabloon voor een dergelijk gaas met behulp van een oplossing die gouden nanodeeltjes bevat. “Terwijl het oplosmiddel verdampte, een vloeibaar brugnetwerk ontwikkeld rond de latexdeeltjes, een netwerk van microdraden achterlatend gevormd door de zelfassemblage van de gouddeeltjes, ', legt O'Shea uit. “Dit is een gemakkelijke benadering voor onderzoeksdoeleinden, maar is moeilijk te controleren op productieschaal.”

Om dit probleem aan te pakken, de onderzoekers wendden zich tot de techniek van fotolithografie, waarbij ultraviolet licht wordt gebruikt om patronen in een fotoresistfilm te tekenen. De belichte en geharde delen van de fotoresist fungeren dan als een nauwkeurig sjabloon voor zelfassemblage van gouden nanodeeltjes. “Het is moeilijk, echter, ”, zegt Vakarelski, "om bollen te produceren die de latexdeeltjessjabloon repliceren met behulp van fotolithografie. We hebben verschillende alternatieve structuren geprobeerd en ontdekten dat gebogen structuren net zo goed werken.”

Fotolithografie gebruiken om een ​​sjabloon van boogachtige structuren en dezelfde oplossing van gouden nanodeeltjes te produceren, de onderzoekers maakten een hoogwaardig gouden microdraadgaas (foto) met geleiding en transparantie vergelijkbaar met die van hoogwaardige ITO. “Een bijkomend voordeel van de gebogen constructies is dat, in tegenstelling tot latex microdeeltjes, we zijn niet beperkt tot een hexagonale netwerktopologie, ', zegt O'Shea. Inderdaad, de onderzoekers hebben met succes netwerken van rechthoeken gemaakt, zeshoeken en driehoeken. "Met behulp van deze techniek zijn we van plan speciale functionele netwerken te verkennen met behulp van andere soorten deeltjes, inclusief halfgeleidende deeltjes, magnetische deeltjes, koolstof nanobuisjes, DNA en eiwitten, ', zegt Vakarelski.