Las tecnologías a nanoescala actuales son lo suficientemente sofisticadas como para ser aplicadas en un sinfín de dispositivos útiles, desde sensores en dispositivos de pantalla táctil y electrodomésticos hasta biosensores portátiles que pueden monitorear los niveles químicos en nuestra sangre, movimiento muscular, respiración y frecuencia del pulso. Además, existen tecnologías para dispositivos de precisión como microscopios de sonda de barrido de alta resolución que permiten visualizar superficies no solo a nivel atómico, pero incluso los propios átomos individuales.

Estos dispositivos utilizan típicamente electrodos que se fabrican aplicando revestimientos delgados de materiales conductores sobre sustratos de vidrio o cerámica. Sin embargo, estos tipos de electrodos son frágiles y carecen de flexibilidad, y pueden involucrar materiales costosos y limitados, así como métodos de fabricación difíciles.

Un material alternativo que está recibiendo mucha atención son los nanocables de plata; Estos alambres tienen diámetros muy pequeños (tan pequeños como una milésima de milímetro) y se pueden fabricar en varias formas y configuraciones de sección transversal. También son insuperables en conductividad, tienen una resistencia mecánica y una flexibilidad superiores y se pueden sintetizar fácilmente con materiales fácilmente disponibles. Estas cualidades y la versatilidad de los nanocables de plata los hacen especialmente atractivos no solo para muchos dispositivos electrónicos de uso común, sino también para las innovaciones en la electrónica flexible. como teléfonos móviles y tabletas flexibles, Paneles solares económicos o células solares que se pueden fabricar sobre papel tapiz o ropa.

Los nanocables de plata se han empleado con éxito como electrodos en varios dispositivos electrónicos; sin embargo, su uso comercial se ha visto obstaculizado por su vulnerabilidad a los efectos corrosivos del calor, luz, y humedad. Tal corrosión puede resultar en picaduras y agujeros o "grabado" en la superficie del nanoalambre, que afecta negativamente a su electricidad, mecánico, y propiedades ópticas. El grabado puede ser muy perjudicial para el rendimiento del dispositivo basado en nanocables de plata e incluso puede provocar su falla.

Se han realizado intentos anteriores para fabricar cubiertas protectoras alrededor de nanocables de plata. En un intento, se depositó un polímero delgado sobre un sustrato como barrera de nanocables. También se han cultivado capas protectoras de metal fino o carbono sobre las superficies de los nanocables. Esto aumentó la longevidad y el rendimiento de los nanocables de plata utilizados como electrodos transparentes; sin embargo, las superficies de la carcasa carecían de la suavidad uniforme necesaria para dispositivos más de alta precisión.

Investigadores del Instituto Terasaki de Innovación Biomédica (TIBI) han desarrollado con éxito un método para fabricar conchas ultrafinas alrededor de nanocables de plata. resultando en una estabilidad y eficacia superiores.

Primero eligieron el oro para sus caparazones protectores debido a su resistencia al calor, luz, y humedad. Su estructura también es similar a la de la plata, lo que facilita el crecimiento de capas ultrafinas de oro en las superficies de los nanocables de plata. Sin embargo, hay una advertencia:pueden existir átomos de oro cargados que pueden reaccionar con la plata misma, formando agujeros o poros, lo que sería claramente problemático. El equipo de TIBI resolvió este problema eligiendo una sustancia química para formar un complejo con los átomos de oro cargados; esto suprimió eficazmente la formación de poros.

A continuación, el equipo desarrolló una temperatura ambiente, método de fabricación basado en soluciones que ofrecía una configuración sencilla y directa, Pasos escalables. Además, su método permitió ajustar los tiempos de reacción y las mezclas para controlar el espesor de las capas de oro depositadas.

Sintetizaron nanocables de plata combinando soluciones y permitiendo que los nanocables crecieran y cristalizaran. La solución de oro que contenía productos químicos optimizados experimentalmente para eliminar el grabado y ayudar en la deposición suave de las capas de oro, luego se presentó. También optimizaron las condiciones experimentales para mejorar la estabilidad química de los nanocables.

Los nanocables de plata resultantes tenían bien definidos, tres recubrimientos de oro de espesor nanométrico, con superficies lisas, libre de aguafuerte. También exhibieron una interfaz estabilizadora plata-oro, lo cual es imperativo para preservar las propiedades ópticas y eléctricas de los nanocables.

"Consideramos todos los desafíos posibles en el diseño de un método eficaz para aumentar la longevidad de los dispositivos basados ​​en nanocables de plata, "dijo Yangzhi Zhu, Doctor., primer autor del proyecto. "Nuestros datos muestran claramente que pudimos crear soluciones efectivas para estos desafíos".

Luego, el equipo de TIBI realizó experimentos para evaluar la durabilidad de los nanocables de plata recubiertos de oro y sin tratar. Cuando los nanocables fueron expuestos al aire; los nanocables de plata sin recubrimiento se dañaron y deterioraron mucho después de diez días. Los nanocables recubiertos de oro se mantuvieron sin cambios incluso después de seis meses. Se obtuvieron resultados similares después de que ambos nanocables fueron expuestos a los efectos dañinos del peróxido de hidrógeno y las inmersiones en solución salina tamponada con sodio.

En pruebas de rendimiento de electrodos transparentes flexibles, ambos nanocables fueron expuestos a altas temperaturas y humedad; los nanocables sin recubrimiento fallaron después de 12 días, pero el rendimiento de los nanocables de plata recubiertos de oro fue comparable al de los nanocables comerciales de alto rendimiento.

En pruebas de rendimiento en dispositivos ópticos, los nanocables recubiertos de oro demostraron un alto rendimiento a los 21 días. A diferencia de, los nanocables de plata sin tratar mostraron una disminución de la eficiencia en una semana y finalmente fallaron. Es más, las pruebas demostraron que las conchas de oro no introdujeron ningún ruido de fondo adicional.

Dentro del mismo período de tiempo, los nanocables recubiertos de oro mostraron resultados superiores cuando se probaron en microscopía de sonda de barrido de alta resolución, entregando imágenes inquebrantables de alta calidad. A diferencia de, la calidad de la imagen de los nanocables sin tratar disminuyó gradualmente hasta que ocurrió la falla del dispositivo. Estos son logros notables, ya que este tipo de microscopía implica altos niveles de tensión mecánica y la estabilidad de los nanocables es crucial.

"Hay muchas ventajas en el uso de nanocables de plata en innumerables dispositivos, por lo que la capacidad de mejorar su rendimiento y durabilidad crea un gran impacto, "dijo Ali Khademhosseini, Doctor., Director y CEO de TIBI. "Los métodos que hemos ideado para lograrlo ejemplifican la calidad del trabajo de nuestro instituto".

Los detalles de la investigación se publicaron en Nano investigación .