Физики изобрели деликатную сварку нанопроводов светом

Учёные размещали на подложках россыпь нанопроводов из серебра, а затем облучали их ярким пучком света. Но это не была простая сварка за счёт нагрева всех проводов скопом, как кажется на первый взгляд (фото Erik C. Garnett et al./ Nature Materials).

Новое достижение пригодится во многих областях, где необходимо получить тончайшую сеть контактов или электродов из исходного материала, который портится при малейшем прикосновении или перегреве.

Учёные из Стэнфордского университета разработали и испытали новый способ сварки металлических нанопроводков. Секрет технологии кроется в интересных свойствах плазмонов — квазичастиц, возникающих в электронном газе в момент, когда на металл действует световая волна.

Исследователи выяснили, что при хаотичном расположении свободно лежащих нанопроводков наиболее сильные волны плазмонов возникают как раз в тех местах, где они нужны. Дело в том, что верхний проводок тут выступает в роли антенны, направляющей волну к нижнему проводу, аккурат в место контакта.

Распределение температуры в пересекающихся проводках диаметром 100 нм. Начальный зазор между ними – не более 2 нм (иллюстрация Erik C. Garnett et al./ Nature Materials).

"Когда два нанопровода пересекаются, свет генерирует волны плазмонов в том месте, где проводки встречаются, создавая горячую точку, — объясняет Марк Бронгерсма (Mark Brongersma), один из авторов работы. – Красота в том, что горячие точки существуют только тогда, когда нанопровода соприкасаются, но не после того, как они сплавляются. Сварка останавливается сама. Это самоограничение".

Остальные части исходного материала остаются незатронутыми. Потому после облучения мешанина из свободно брошенных нанопроводов превращается в связанную сетку, прочную, тонкую и без повреждений.

Сетка нанопроводков после световой сварки. Снимок сканирующего электронного микроскопа (фото Mark Brongersma, Stanford University/ School of Engineering).

Такие сетки пригодятся в построении новых дисплеев, светодиодов, тонкоплёночных солнечных батарей, «умных» окон, гибкой электроники и датчиков.

Метод облучения предполагает скрепление нанопроводков и с подложкой тоже. Тут важно, что она сама может быть очень тонкой и требующей деликатного обращения.

Узлы пересечения проводов (фото Stanford University/ School of Engineering).

В качестве примера учёные распылили суспензию, содержащую серебряные нанопровода, на пластиковую плёнку Saran. После просушивания материал облучили – получилась тонкая проводящая плёнка, почти прозрачная и к тому же не теряющая своих электрических свойств после складывания и разворачивания.

Экспериментаторы напоминают, что прежний способ сварки нанопроводов путём «тотального» нагрева здесь не сработал бы, поскольку пластик расплавился бы раньше серебра.

(Об опыте его авторы рассказали в Nature Materials.)



Создано устройство для прикосновения к погоде

6 февраля 2012

Японцы разработали универсальные наушники

6 февраля 2012

Наушники названы опасными для здоровья и жизни

3 февраля 2012

Учёные создали электронную память из ДНК лосося

2 февраля 2012

Создана система узнавания людей по обуви

25 января 2012
  • Сергей Асташкин  8 февраля, 15:20
    -- Классно.. очень интересно..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  8 февраля, 18:56
    -- у меня как раз такая потребность есть .. вот и классное решение .. молодцы ..
    ОтветитьНравится
  • Иван Чумачев  8 февраля, 15:32
    Жаль, что речь идет только о хаотичном расопложении элементов. Возможность такого изящного создания упорядоченных структур была бы намного более интересна.
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  8 февраля, 15:34
    Не всё сразу...
    ОтветитьНравится
  • Олег Сергиенко  8 февраля, 15:54
    емкость и размер конденцатора зависит от количества слоев
    представляю какой конденцатор можно сделать по этой технологии
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  8 февраля, 16:00
    А мне жаль, что очень сложно найти материалы по любым другим наноматериалам кроме графена.
    Опыты есть, ага, проводятся и свойства интересные, но никакой конкретики(
    ОтветитьНравится
  • Олег Сергиенко  8 февраля, 16:03
    и интересно каковы характеристики сварного соединения
    ведь если на подложку размером в пропорции один к двадцати сварить россыть нанопроводков потом сварить потом скрутить и снова сварить получиться провод который будет иметь новые характеристики по теплопроводности и сопротивлению тока, да и токов фуко по идее в нем не воникнет, значит и трансформирование токов можно будет изменить
    ОтветитьНравится