Al suspender diminutas nanopartículas metálicas en líquidos, Los científicos de la Universidad de Duke están elaborando "tintas" conductoras para impresoras de chorro de tinta para imprimir de forma económica, Patrones de circuitos personalizables en casi cualquier superficie.

Electrónica impresa, que ya se están utilizando a gran escala en dispositivos como las etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) antirrobo que puede encontrar en la parte posterior de los nuevos DVD, actualmente tienen un gran inconveniente:para que los circuitos funcionen, primero deben calentarse para fundir todas las nanopartículas juntas en un solo cable conductor, imposibilitando la impresión de circuitos en plásticos o papel económicos.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de Duke muestra que modificar la forma de las nanopartículas en la tinta podría eliminar la necesidad de calor.

Al comparar la conductividad de películas hechas de diferentes formas de nanoestructuras de plata, Los investigadores encontraron que los electrones atraviesan películas hechas de nanocables de plata mucho más fácilmente que las películas hechas de otras formas. como nanoesferas o microescamas. De hecho, los electrones fluían con tanta facilidad a través de las películas de nanocables que podían funcionar en circuitos impresos sin la necesidad de fundirlos todos juntos.

"Los nanocables tenían un 4, 000 veces mayor conductividad que las nanopartículas de plata más comúnmente utilizadas que se encuentran en antenas impresas para etiquetas RFID, "dijo Benjamin Wiley, profesor asistente de química en Duke. "Entonces, si usa nanocables, entonces no tiene que calentar los circuitos impresos a una temperatura tan alta y puede usar plásticos o papel más baratos ".

"Realmente no hay nada más en lo que pueda pensar además de estos nanocables de plata que puedes imprimir y que son simplemente conductores, sin ningún posprocesamiento, "Añadió Wiley.

Estos tipos de productos electrónicos impresos podrían tener aplicaciones mucho más allá de los envases inteligentes; los investigadores prevén utilizar la tecnología para fabricar células solares, pantallas impresas, LEDS, pantallas táctiles, amplificadores, baterías e incluso algunos dispositivos bioelectrónicos implantables. Los resultados aparecieron en línea el 16 de diciembre en Materiales e interfaces aplicados de ACS .

La plata se ha convertido en un material de referencia para la fabricación de productos electrónicos impresos, Wiley dijo, y recientemente han aparecido varios estudios que miden la conductividad de películas con diferentes formas de nanoestructuras de plata. Sin embargo, Las variaciones experimentales dificultan las comparaciones directas entre las formas, y pocos informes han relacionado la conductividad de las películas con la masa total de plata utilizada, un factor importante cuando se trabaja con un material costoso.

"Queríamos eliminar cualquier material adicional de las tintas y simplemente centrarnos en la cantidad de plata en las películas y los contactos entre las nanoestructuras como la única fuente de variabilidad, "dijo Ian Stewart, un estudiante graduado reciente en el laboratorio de Wiley y primer autor del artículo de ACS.

Stewart usó recetas conocidas para cocinar nanoestructuras de plata con diferentes formas, incluyendo nanopartículas, microflakes, y nanocables cortos y largos, y mezcló estas nanoestructuras con agua destilada para hacer "tintas" simples. Luego inventó una forma rápida y fácil de hacer películas delgadas utilizando equipos disponibles en casi cualquier laboratorio:portaobjetos de vidrio y cinta adhesiva de doble cara.

"Usamos una perforadora para cortar pozos de cinta de doble cara y los pegamos a portaobjetos de vidrio, ", Dijo Stewart. Al agregar un volumen preciso de tinta en cada" pozo "de cinta y luego calentar los pozos, ya sea a una temperatura relativamente baja para simplemente evaporar el agua o a temperaturas más altas para comenzar a fundir las estructuras juntas, creó una variedad de películas Probar.

El equipo dice que no les sorprendió que las películas largas de nanocables tuvieran la conductividad más alta. Los electrones generalmente fluyen fácilmente a través de nanoestructuras individuales, pero se atascan cuando tienen que saltar de una estructura a la siguiente. Wiley explicó, y los nanocables largos reducen en gran medida el número de veces que los electrones tienen que hacer este "salto".

Pero se sorprendieron de lo drástico que fue el cambio. "La resistividad de las películas largas de nanocables de plata es varios órdenes de magnitud más baja que la de las nanopartículas de plata y solo 10 veces mayor que la de la plata pura, "Dijo Stewart.

El equipo ahora está experimentando con el uso de chorros de aerosol para imprimir tintas de nanocables de plata en circuitos utilizables. Wiley dice que también quieren explorar si los nanocables de cobre recubiertos de plata, que son significativamente más baratos de producir que los nanocables de plata pura, dará el mismo efecto.