Los materiales que conducen la electricidad pero que también son transparentes a la luz son importantes para las pantallas electrónicas, cámaras y celdas solares. El material estándar de la industria para estas aplicaciones es óxido de indio y estaño (ITO), pero el costo vertiginoso y la oferta limitada de indio han impulsado la búsqueda de alternativas.

Un enfoque prometedor es construir redes en forma de malla de cables metálicos conductores ultrafinos por los que pueda pasar la luz. Ivan Vakarelski en el Instituto A * STAR de Ciencias Químicas e Ingeniería y Xiaosong Tang y Sean O’Shea en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales ahora han refinado el proceso de hacer estas pequeñas mallas para que sea factible para grandes- fabricación a escala.

El secreto para fabricar microestructuras tan intrincadas es alentar a las nanopartículas metálicas a ensamblarse a partir de una suspensión líquida. Esto requiere una plantilla predefinida para guiar el autoensamblaje, de la misma manera que los gránulos de café se ensamblan en un anillo debajo de una taza cuando el líquido derramado se evapora.

Hace unos pocos años, Vakarelski y sus colaboradores demostraron la posibilidad de usar micropartículas de látex como plantilla para tal malla usando una solución que contiene nanopartículas de oro. "A medida que el solvente se evaporó, una red de puente líquido desarrollada alrededor de las partículas de látex, dejando atrás una red de microhilos formada por el autoensamblaje de las partículas de oro, "Explica O'Shea. "Este es un enfoque sencillo para fines de investigación, pero es difícil de controlar a escala de fabricación ".

Para abordar este problema, los investigadores recurrieron a la técnica de la fotolitografía, que implica el uso de luz ultravioleta para dibujar patrones en una película fotorresistente. Las partes expuestas y endurecidas del fotorresistente actúan como una plantilla precisa para el autoensamblaje de nanopartículas de oro. “Es difícil, sin embargo, "Dice Vakarelski, “Para producir esferas que replican la plantilla de partículas de látex mediante fotolitografía. Probamos varias estructuras alternativas y descubrimos que las estructuras arqueadas funcionan igual de bien ”.

Usando fotolitografía para producir una plantilla de estructuras en forma de arco y la misma solución de nanopartículas de oro, los investigadores prepararon una malla de microalambres de oro de alta calidad (en la foto) con una conductancia y transparencia comparables a las de ITO de alta calidad. “Una ventaja adicional de las estructuras arqueadas es que, a diferencia de las micropartículas de látex, no estamos restringidos a una topología de red hexagonal, "Dice O'Shea. En efecto, los investigadores produjeron con éxito redes de rectángulos, hexágonos y triángulos. “Con esta técnica planeamos explorar redes funcionales especiales utilizando otros tipos de partículas, incluyendo partículas semiconductoras, partículas magnéticas, nanotubos de carbon, ADN y proteínas, ”Dice Vakarelski.