Zilveren nanodraden zijn veelbelovend voor toepassingen zoals flexibele displays en zonnecellen, maar hun gevoeligheid voor schade door zeer energetische UV-straling en barre omgevingsomstandigheden heeft hun commercialisering beperkt.

Nieuw onderzoek suggereert dat het omwikkelen van de nanodraden met een ultradunne laag koolstof, grafeen genaamd, de structuren beschermt tegen schade en een sleutel zou kunnen zijn om hun commerciële potentieel te realiseren.

"We laten zien dat zelfs als je maar een materiaal van één atoomdikte hebt, het kan beschermen tegen een enorme hoeveelheid schade door UV-straling, " zei Gary Cheng, een universitair hoofddocent industriële techniek aan de Purdue University.

Apparaten gemaakt van zilveren nanodraden en grafeen kunnen worden gebruikt in zonnecellen, flexibele displays voor computers en consumentenelektronica, en toekomstige "opto-elektronische" circuits voor sensoren en informatieverwerking. Het materiaal is flexibel en transparant, maar elektrisch geleidend, en is een potentiële vervanging voor indiumtinoxide, of ITO. De industrie zoekt naar alternatieven voor ITO vanwege nadelen:het is relatief duur vanwege de beperkte hoeveelheid indium, en het is inflexibel en degradeert na verloop van tijd, broos worden en de prestaties belemmeren, zei Suprem Das, een voormalige Purdue-doctoraatsstudent en nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Iowa State University en The Ames Laboratory.

Echter, een belangrijke factor die commerciële toepassingen voor zilveren nanodraden beperkt, is hun gevoeligheid voor ruwe omgevingen en elektromagnetische golven.

"Stralingsschade is wijdverbreid, " zei Das, die het werk leidde met Purdue-promovendus Qiong Nian (uitgesproken als Chung Nee-an). "De schade ontstaat bij medische beeldvorming, in ruimtetoepassingen en alleen door langdurige blootstelling aan zonlicht, maar we zien nu dat als je zilveren nanodraden omwikkelt met grafeen, je dit probleem kunt oplossen."

Bevindingen verschenen in oktober in het tijdschrift ACS Nano , gepubliceerd door de American Chemical Society. Het papier is geschreven door Das; Nian; afgestudeerde studenten Mojib Saei, Shengyu Jin en Doosan terug; voormalig postdoctoraal onderzoeksmedewerker Prashant Kumar; David B. Janes, een professor in elektrische en computertechniek; Mohammed A. Alam, de Jai N. Gupta hoogleraar elektrische en computertechniek; en Chen.

Raman-spectroscopie werd uitgevoerd door het Purdue Department of Physics and Astronomy. Bevindingen toonden aan dat de grafeenmantel de nanodraden beschermde, zelfs terwijl ze werden blootgesteld aan 2,5 megawatt energie-intensiteit per vierkante centimeter van een hoogenergetische laser, waardoor de uitgepakte draden verdampen. De uitgepakte draden werden beschadigd met een energie-intensiteit van slechts 0,8 megawatt per vierkante centimeter.

"Het lijkt erop dat de grafeencoating thermische energie extraheert en verspreidt weg van de nanodraden, " aldus Das. Het grafeen helpt ook om vochtschade te voorkomen.

Het onderzoek is een voortzetting van eerdere bevindingen die in 2013 zijn gepubliceerd en in dit artikel worden beschreven.