Los electrodos transparentes son un componente crítico de las células solares y las pantallas electrónicas. Para recolectar electricidad en una celda solar o inyectar electricidad para una pantalla, necesitas un contacto conductor, como un metal, pero también debe poder dejar entrar la luz (para las células solares) o salir (para las pantallas).

El metal es opaco por lo que las técnicas actuales utilizan óxidos metálicos, con mayor frecuencia, óxido de indio y estaño, un metal de tierras raras casi crítico, como contacto conductor. Debido a que los suministros de este metal de tierras raras son limitados, Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han recurrido a mallas de nanocables de metal ordenadas que proporcionan alta transmisividad (debido a los pequeños diámetros de los nanocables), alta conectividad eléctrica (debido a los muchos puntos de contacto en la malla) y utilizar elementos más comunes. La investigación aparece en la revista Materia blanda .

Las matrices de nanocables también tienen aplicaciones para metamateriales ópticos (materiales compuestos generalmente hechos de metales y dieléctricos) que tienen propiedades ópticas únicas que no se encuentran en la naturaleza. Por ejemplo, todos los materiales naturales tienen un índice de refracción positivo. Pero los metamateriales pueden diseñarse para tener un índice de refracción negativo, lo que significa que la luz que atraviesa este material iría en la dirección opuesta a la que normalmente se vería, y puede crear estructuras como dispositivos de camuflaje y lentes perfectos.

Debido a que la estructura de los metamateriales ópticos debe ser más pequeña que la longitud de onda a la que funcionan, La fabricación de metamateriales ópticos que operan en longitudes de onda visibles requiere características del orden de 100 nanómetros o menos.

"Hemos demostrado un método escalable para crear matrices y mallas de nanocables metálicos sobre áreas de centímetros cuadrados con dimensiones y geometrías sintonizables por debajo de los 100 nanómetros, "dijo la científica de materiales de LLNL Anna Hiszpanski, investigador principal del proyecto. "Pudimos alcanzar dimensiones comparables o más pequeñas que las que pueden producir las técnicas tradicionales de nanofab y hacerlo en un área significativamente mayor relevante para aplicaciones del mundo real".

Para aplicaciones de electrodos transparentes, Tener mallas de nanocables de metal tan pequeñas es importante porque su pequeño diámetro de tamaño nanométrico permite que pase más luz, mientras que la naturaleza ordenada de las matrices / mallas aumenta el número de contactos eléctricos entre los nanocables. aumento de la conductividad.

"Pedir nanocables para aumentar el número de interconexiones eléctricas entre cables es muy deseable pero difícil de hacer, ", Dijo Hiszpanski." Sobre la base del comportamiento de autoensamblaje de los copolímeros de bloque que otros grupos han demostrado, Hemos superado este desafío y hemos creado mallas de nanocables metálicos ordenadas. El enfoque ascendente muy simple que usamos para fabricar estas mallas de nanocables ordenadas es inherentemente escalable a áreas relevantes para el dispositivo ".

Un área de tamaño de muestra común que utiliza estas técnicas tradicionales de nanofabricación para metamateriales es de 100 micrones (cuadrado), pero el equipo fue capaz de crear nanopatrones con áreas de más de un centímetro (cuadradas), áreas de más de seis órdenes de magnitud más grandes.

"Para comenzar a utilizar estos metamateriales más allá del laboratorio y en aplicaciones, la fabricación en áreas más grandes es una necesidad, "dijo el científico de materiales de LLNL, Yong Han, coautor del artículo.

El siguiente paso es aumentar la conductividad de la malla de nanocables de metal.