Figura 1:Resumen gráfico del estudio. Cargas y técnica de electrohilado de campo cercano (NFES). El equipo de IBS logró un control preciso de la deposición de nanofibras capa por capa con solo agregar sal a la solución de polímero. Las imágenes ópticas de las nanofibras impresas en 3D se prepararon con soluciones hechas de:(i) solo polímero poli (óxido de etileno) (PEO), (ii) PEO y sal y utilizando una plataforma conductora, y (iii) PEO y sal utilizando una plataforma aislante. En (i), la nanoestructura no está bien alineada, debido a que las fibras depositadas tienen una carga superficial positiva débil, pero la adición de sal aumenta la conductividad de la solución de partida y la atracción entre el chorro de nanofibras y las fibras depositadas. Una placa aislante de sílice redujo el efecto, confirmando la hipótesis. Gracias a esta técnica, Los investigadores del IBS construyeron nanopared con la altura y el número de capas deseados. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Nanopared nanopuentes, nano "gimnasios en la jungla":podría parecer la descripción de un pueblo liliputiense, pero estos son componentes impresos en 3D reales con aplicaciones potenciales en nanoelectrónica, materiales inteligentes y dispositivos biomédicos. Investigadores del Center for Soft and Living Matter (CSLM), dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS, Corea del Sur) han mejorado un proceso de nanoimpresión 3-D que produce autoapilaciones, alto, nanoestructuras estrechas.
Como se muestra en su última publicación en Nano letras ("Electrohilado de campo cercano para nanoarquitecturas apiladas tridimensionales con relaciones de aspecto altas"), el equipo también utilizó esta técnica para producir nanoelectrodos transparentes con alta transmisión óptica y conductividad controlable.
La técnica de electrohilado de campo cercano (NFES) consiste en una jeringa llena de una solución de polímero suspendida sobre una plataforma, que recoge la nanofibra expulsada y está preprogramada para moverse de izquierda a derecha, de ida y vuelta, dependiendo de la forma del producto final deseado. La jeringa y la plataforma tienen cargas opuestas de modo que el chorro de polímero que emerge de la aguja es atraído hacia la plataforma. formando una fibra continua que solidifica en la plataforma.
Dado que los chorros electrospun son difíciles de manejar, esta técnica se limitó a estructuras bidimensionales (2-D) o estructuras tridimensionales (3-D) cilíndricas huecas, a menudo con diámetros de fibra relativamente grandes de unos pocos micrómetros.
Los investigadores de IBS pudieron lograr un mejor control de la deposición de nanofibras en la plataforma agregando una concentración adecuada de cloruro de sodio (NaCl) a la solución de polímero. Esto aseguró la alineación espontánea de las capas de nanofibras apiladas una encima de la otra formando paredes.
Figura 2:Varias nanoarquitecturas de 40 capas impresas en 3D recubiertas con diferentes materiales funcionales. (A) Nanopauros de níquel rectos. (B) Nanopared de oro curvado. (C) Patrón de rejilla de sílice. (D) Nanopuentes de óxido de zinc suspendidos entre nanopared. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
"Aunque es muy aplicable a varios campos, es difícil construir nanofibras apiladas con múltiples diseños utilizando las técnicas convencionales de electrohilado, "dice Yoon-Kyoung Cho, el autor correspondiente del estudio. "Nuestro experimento demostró que la sal funcionó".
El beneficio que proporciona la sal está relacionado con los cargos. La diferencia de voltaje entre la jeringa y la plataforma crea cargas positivas en la solución de polímero y cargas negativas en la plataforma. pero una carga positiva residual permanece en las fibras solidificadas en la plataforma. El equipo descubrió que la aplicación de sal a la solución de polímero mejora la disipación de carga, conduciendo a una mayor atracción electrostática entre el chorro de nanofibras y las fibras depositadas en la plataforma.
Basado en este mecanismo, El equipo pudo producir nanopared altos y estrechos con un ancho mínimo de alrededor de 92 nanómetros y una altura máxima de 6.6 micrómetros. y construir una variedad de nanoarquitecturas 3-D, como matrices de nanopared curvas, nano "gimnasios en la jungla, "y nanopuentes con dimensiones controlables.
Figura 3:Nanowalls cubiertos de plata e incrustados en nanoelectrodos transparentes. La configuración se utilizó para identificar la capacidad de ajuste de la resistencia de los electrodos que contienen nanocables 3D de diferente altura (de 20 a 100 capas de nanofibras), basado en una comparación de intensidad de LED. El Centro de Materia Suave y Viva está ubicado en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST).
Para demostrar la aplicación potencial de estas nanoestructuras, los investigadores en colaboración con Hyunhyub Ko, profesor del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), nanoelectrodos 3D preparados con nanopared recubiertos de plata incrustados en películas transparentes y flexibles de polidimetilsiloxano (PDMS). Confirmaron que la resistencia eléctrica podría ajustarse a la cantidad de capas de nanofibras (cuanto más altos son los nanopared, cuanto menor sea la resistencia), sin afectar la transmisión de luz.
"Curiosamente, este método puede evitar potencialmente el compromiso entre la transmitancia óptica y la resistencia de la hoja en electrodos transparentes. Matrices de nanocables de plata 3-D hechos con 20, 40, 60, 80, o 100 capas de nanofibras tenían conductividad variable, pero una transmisión de luz estable de alrededor del 98 por ciento, "concluye el parque Yang-Seok, el primer autor del estudio.
