29 września 2022

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda prowadzą prace badawcze nad przewodzącymi prąd siatkami wykonywanymi z metalowych nanodrutów. Wkrótce efekty ich badań znajdą zastosowanie w następnych generacjach ekranów dotykowych, cienkowarstwowych ogniwach słonecznych oraz w diodach elektroluminescencyjnych. W trakcie prób zespół zajmujący się testowaniem nanodrutów napotkał trudności związane z delikatną budową siatek. Podczas spawania drucików, ich miejsca łączenia narażone są na działanie wysokich temperatur oraz sił dociskających je do siebie. Stąd często podczas spawania dochodziło do uszkodzenia nanodrutów oraz do przerwania siatek.

Siatki-z-nanodrutow



Naukowcy postanowili wykorzystać do łączenia drucików technologię wywodzącą się z jednego z nowych działów fizyki. Plazmonika jest nauką o własnościach fal plazmonowych powstających i rozchodzących się na powierzchniach granicznych metalu i dielektryka. Daje się wówczas zaobserwować ciekawą interakcję światła i metalu, podczas której światło „płynie” po powierzchni metalu falami, jak woda na plaży.

Wróćmy jednak do doświadczeń przeprowadzanych na Uniwersytecie Stanforda. Gdy położymy na sobie dwa skrzyżowane nanodruty, światło będzie generować fale plazmonowe w punkcie, w którym się one wzajemnie stykają. Powstanie gorące miejsce, którego ciepło spowoduje trwałe zespolenie się obu drucików. Należy podkreślić, że emisja ciepła generowanego w momencie zetknięcia, ustaje natychmiast po połączeniu się nanodrutów. Zawsze drut umieszczony na wierzchu zachowuje się jak rodzaj anteny, która kieruje fale plazmonowe na dół, w stronę niżej położonego drutu.

Mocniejsze i trwalsze siatki nie są jedyną korzyścią wynikającą z zastosowania fal plazmonowych. Nową technikę łączenia można wykorzystać do wytwarzania siatkowych elektrod osadzanych na elastycznych lub przezroczystych tworzywach sztucznych. W tym celu wystarczy na powierzchni polimeru rozpylić zawiesinę zawierającą nanodruty otrzymane ze srebra. Po osuszeniu powierzchni oraz na skutek działania fal plazmonowych uzyskamy bardzo cienką warstwę złączonych ze sobą drutów. Taki arkusz tworzywa można dowolnie zaginać niczym kartkę papieru, przy czym nie utraci on swoich własności elektrycznych. Mógłby posłużyć do produkcji tanich powłok okiennych, dzięki którym szyby będą generowały energię słoneczną przy jednoczesnej redukcji refleksów świetlnych.


źródło: engineering.stanford.edu

Tłumaczenie: Paweł Zabkiewicz