Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han creado una biblioteca de estructuras de oro nanoporosas en un solo chip que tiene aplicaciones directas para baterías de iones de litio de alta capacidad, así como interfaces neuronales.

Oro nanoporoso (np-Au), un metal poroso utilizado en energía e investigación biomédica, se produce a través de un proceso de corrosión de la aleación conocido como desaleación que genera una red característica de nanoescala tridimensional de poros y ligamentos.

En el artículo de portada de la edición del 14 de enero de Nanoescala , una revista publicada por la Royal Society of Chemistry, Investigadores de LLNL y su Universidad de California, Los colaboradores de Davis (el enlace es externo) describen un método para crear una biblioteca de diferentes morfologías np-Au en un solo chip mediante la entrega precisa de energía láser sintonizable. El profesor de UC Davis, Erkin Seker, se desempeñó como investigador principal (PI) del proyecto UC Fees que financió principalmente el trabajo. junto con la co-investigadora principal Monika Biener de la División de Ciencia de Materiales de LLNL.

El microprocesamiento láser (por ejemplo, el micromecanizado) proporciona control espacial y temporal al tiempo que impone energía cerca de la superficie del material.

"Las técnicas tradicionales de aplicación de calor para la modificación de np-Au son procesos a granel que no se pueden utilizar para generar una biblioteca de diferentes tamaños de poros en un solo chip, "dijo el científico del personal de LLNL, Ibo Matthews, coautor del artículo. "El microprocesamiento láser ofrece una solución atractiva a este problema al proporcionar un medio para aplicar energía con alta resolución espacial y temporal".

Los investigadores utilizaron simulaciones multifísicas para predecir los efectos de la onda continua frente al modo de láser pulsado y la conductividad térmica variable del sustrato de soporte en las temperaturas locales de la película np-Au durante el recocido fototérmico.

Luego pudieron fabricar una biblioteca de materiales en chip que constaba de 81 muestras np-Au de nueve morfologías diferentes para su uso en el estudio paralelo de las relaciones estructura-propiedad.

"Estas bibliotecas tienen el potencial de aumentar drásticamente el rendimiento de los estudios de interacción morfológica para np-Au, específicamente en aplicaciones como baterías de iones de litio de alta capacidad, estudios de interacción célula-material para interfaces neuronales, biosensores analíticos, así como estudios de ciencia de materiales a nanoescala, "dijo Biener, coautor del artículo.

Este trabajo sienta las bases para comprender el recocido láser de materiales porosos de película delgada. La fabricación de bibliotecas de materiales de un solo chip tiene el potencial de aumentar el rendimiento de las pruebas de interacción de materiales en muchas disciplinas a través de bibliotecas de cribado de materiales de un solo chip.