Er komen mogelijk koperen nanodraden naar een klein scherm bij jou in de buurt. Deze nieuwe nanostructuren hebben het potentieel om de kosten van het weergeven van informatie op mobiele telefoons, e-readers en iPads, en ze kunnen ingenieurs ook helpen bij het bouwen van opvouwbare elektronica en verbeterde zonnecellen, volgens nieuw onderzoek.

Duke-chemicus Ben Wiley en zijn afgestudeerde student hebben een techniek ontwikkeld om koperatomen in water te organiseren om lange, dun, niet-geklonterde nanodraden. De nanodraden worden vervolgens omgezet in transparante, geleidende films en gecoat op glas of plastic.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat de koperen nanodraadfilms dezelfde eigenschappen hebben als die momenteel worden gebruikt in elektronische apparaten en zonnecellen. maar zijn minder duur om te vervaardigen. De resultaten werden online gepubliceerd op 23 september in Geavanceerde materialen.

De films die momenteel pixels in elektronische schermen met elkaar verbinden, zijn gemaakt van indiumtinoxide, of ITO. Het is zeer transparant, die de informatie goed doorgeeft. Maar de ITO-film moet uit een damp worden afgezet in een proces dat duizend keer langzamer is dan het drukken van kranten, en, zodra de ITO in het apparaat zit, het scheurt gemakkelijk. Indium is ook een duur zeldzaam aarde-element, kost maar liefst $ 800 per kilogram.

Deze problemen hebben geleid tot wereldwijde pogingen om goedkopere materialen te vinden die met veel hogere snelheden als inkt kunnen worden gecoat of bedrukt om goedkope, transparante geleidende films, zei Wiley.

Een alternatief voor een ITO-film is het gebruik van inkten die zilveren nanodraden bevatten. Dit jaar komt de eerste mobiele telefoon met een scherm van zilveren nanodraden op de markt. Maar zilver, zoals indium, is nog steeds relatief duur met $ 1400 per kilogram.

Koper, anderzijds, is duizendmaal overvloediger dan indium of zilver, en ongeveer 100 keer goedkoper, kost slechts $ 9 per kilogram.

In 2010, Wiley en zijn afstudeerstudent Aaron Rathmell toonden aan dat het mogelijk is om een ​​laag koperen nanodraden op glas te vormen om een ​​transparante geleidende film te maken.

Maar op dat moment, de prestaties van de film waren niet goed genoeg voor praktische toepassingen omdat de draden aan elkaar klonterden. De nieuwe manier om de koperen nanodraden te laten groeien en ze op glazen oppervlakken te coaten, elimineert het klonterprobleem, zei Wiley.

Hij en Rathmell hebben ook de nieuwe koperen nanodraden gemaakt om hun geleidbaarheid en vorm te behouden wanneer ze heen en weer worden gebogen 1, 000 keer. In tegenstelling tot, De geleiding en structuur van ITO-films breken na enkele bochten.

Wiley zei dat de goedkope, hoge performantie, en flexibiliteit van koperen nanodraden maken ze een natuurlijke keuze voor gebruik in de volgende generatie displays en zonnecellen. Hij was mede-oprichter van een bedrijf genaamd NanoForge Corp in 2010 om koperen nanodraden te vervaardigen voor commerciële toepassingen.

begin 2011 NanoForge ontving een $ 45, 000 North Carolina IDEA-subsidie ​​voor verfijning en opschaling van het productieproces van koperen nanodraden, en het is nu bezig met het vullen van bestellingen.

Met voortdurende ontwikkeling, koperen nanodraden kunnen de komende jaren in schermen en zonnecellen zitten, wat zou kunnen leiden tot lichtere en betrouwbaardere displays en ook tot het concurrerender maken van zonne-energie met fossiele brandstoffen, zei Wiley.