Los ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón han logrado un avance fundamental en la comprensión de la física de la "sinterización, "lo que podría dar lugar a muchos avances nuevos en las células solares, electrónica flexible, varios tipos de sensores y otros productos de alta tecnología impresos en algo tan simple como una hoja de papel o plástico.

La sinterización es la fusión de nanopartículas para formar un sólido, película delgada funcional que se puede utilizar para muchos propósitos, y el proceso podría tener un valor considerable para las nuevas tecnologías.

La sinterización fotónica tiene la posible ventaja de una mayor velocidad y menor costo, en comparación con otras tecnologías para la sinterización de nanopartículas.

En la nueva investigación, Los expertos de OSU descubrieron que los enfoques anteriores para comprender y controlar la sinterización fotónica se habían basado en una visión defectuosa de la física básica involucrada, lo que había llevado a una gran sobreestimación de la calidad del producto y la eficiencia del proceso.

Con base en la nueva perspectiva de este proceso, que se ha descrito en Nature's Informes científicos , los investigadores ahora creen que pueden crear productos de alta calidad a temperaturas mucho más bajas, al menos dos veces más rápido y con 10 veces más eficiencia energética.

Eliminando las restricciones sobre las temperaturas de producción, velocidad y costo, los investigadores dicen, debería permitir la creación de muchos productos nuevos de alta tecnología impresos en sustratos tan baratos como papel o envoltura de plástico.

"La sinterización fotónica es una forma de depositar nanopartículas de forma controlada y luego unirlas, y ha sido de gran interés "dijo Rajiv Malhotra, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería de OSU. "Hasta ahora, sin embargo, Realmente no entendíamos la física subyacente de lo que estaba sucediendo. Se pensó, por ejemplo, ese cambio de temperatura y el grado de fusión no estaban relacionados, pero de hecho eso importa mucho ".

Con los conceptos descritos en el nuevo estudio, la puerta está abierta para un control preciso de la temperatura con nanopartículas de menor tamaño. Esto permite una mayor velocidad del proceso y una producción de alta calidad a temperaturas al menos dos veces más bajas que antes. Se identificó un efecto de "auto-amortiguación" inherente que tiene un gran impacto en la obtención de la calidad deseada de la película terminada.

"La temperatura más baja es una verdadera clave, "Dijo Malhotra." Para bajar los costos, queremos imprimir estos productos de nanotecnología en cosas como papel y plástico, que se quemaría o derretiría a temperaturas más altas. Ahora sabemos que es posible Y, cómo hacerlo. Deberíamos poder crear procesos de producción que sean rápidos y baratos, sin pérdida de calidad ".

Productos que podrían evolucionar a partir de la investigación, Malhotra dijo:incluir celdas solares, sensores de gas, etiquetas de identificación por radiofrecuencia, y una amplia gama de electrónica flexible. Podrían surgir sensores biomédicos portátiles, junto con nuevos dispositivos de detección para aplicaciones ambientales.

En esta tecnología, la luz de una lámpara de xenón se puede transmitir sobre áreas comparativamente grandes para fusionar nanopartículas en películas delgadas funcionales, mucho más rápido que con los métodos térmicos convencionales. Debería ser posible ampliar el proceso a grandes niveles de fabricación para uso industrial.

Este avance fue posible gracias a un período de cuatro años Subvención de nanofabricación escalable de la National Science Foundation de $ 1.5 millones, que se centra en trascender las barreras científicas a la producción de nanomateriales a nivel industrial. Los colaboradores de OSU incluyen a Chih-hung Chang, Alan Wang y Greg Herman.

Los investigadores de OSU trabajarán con dos fabricantes de la industria privada para crear una instalación de prueba de concepto en el laboratorio. como el siguiente paso para llevar esta tecnología a la producción comercial.