(PhysOrg.com) -- Une équipe de chimistes de l'Université Duke a mis au point un moyen simple de fabriquer de minuscules nanofils de cuivre en quantité. Les conducteurs bon marché sont suffisamment petits pour être transparents, les rendant idéales pour les cellules solaires à couche mince, téléviseurs à écran plat et ordinateurs, et des écrans flexibles.

"Imaginez un iPad pliable, " a déclaré Benjamin Wiley, professeur adjoint de chimie à Duke. Son équipe rend compte de ses conclusions en ligne cette semaine dans Matériaux avancés .

Les nanofils en cuivre sont plus performants que les nanotubes de carbone, et sont beaucoup moins chers que les nanofils d'argent, dit Wiley.

Les derniers téléviseurs à écran plat et écrans d'ordinateur produisent des images grâce à un réseau de pixels électroniques reliés par une couche conductrice transparente en oxyde d'indium et d'étain (ITO). L'ITO est également utilisé comme électrode transparente dans les cellules solaires à couche mince.

Mais l'ITO a des inconvénients :il est cassant, le rendant inadapté aux écrans flexibles ; son processus de production est inefficace ; et il est cher et le devient de plus en plus en raison de la demande croissante.

« Si nous voulons avoir ces appareils électroniques et ces cellules solaires omniprésents, " Wiley a dit, « nous devons utiliser des matériaux qui sont abondants dans la croûte terrestre et qui ne nécessitent pas beaucoup d'énergie à extraire. » Il souligne qu'il existe très peu de matériaux connus pour être à la fois transparents et conducteurs, c'est pourquoi l'ITO est toujours utilisé malgré ses inconvénients.

Cependant, Le nouveau travail de Wiley montre que le cuivre, qui est mille fois plus abondant que l'indium, peut être utilisé pour réaliser un film de nanofils à la fois transparent et conducteur.

Les nanofils d'argent fonctionnent également bien en tant que conducteur transparent, et Wiley a contribué à un brevet sur leur production en tant qu'étudiant diplômé. Mais l'argent, comme l'indium, est rare et cher. D'autres chercheurs ont tenté d'améliorer les performances des nanotubes de carbone en tant que conducteur transparent, mais sans trop de chance.

"Le fait que les nanofils de cuivre soient moins chers et fonctionnent mieux en fait un matériau très prometteur pour résoudre ce problème, " dit Wiley.

Wiley et ses élèves, Le doctorant Aaron Rathmell et le premier cycle Stephen Bergin, ont fait croître les nanofils de cuivre dans une solution à base d'eau. "En ajoutant différents produits chimiques à la solution, vous pouvez contrôler l'assemblage des atomes dans différentes nanostructures, " dit Wiley. Dans ce cas, quand le cuivre cristallise, il forme d'abord de minuscules "graines, " et puis un seul nanofil germe de chaque graine. C'est un mécanisme de croissance cristalline qui n'a jamais été observé auparavant.

Parce que le processus est à base d'eau, et parce que les nanofils de cuivre sont flexibles, Wiley pense que les nanofils pourraient être enrobés à partir d'une solution dans un processus roll-to-roll, comme l'impression de journaux, qui serait beaucoup plus efficace que le processus de production d'ITO.

D'autres chercheurs ont déjà produit des nanofils de cuivre, mais à une échelle beaucoup plus petite.

Le laboratoire de Wiley est également le premier à démontrer que les nanofils de cuivre fonctionnent bien en tant que conducteur transparent. Il a déclaré que le processus devra être étendu à un usage commercial, et il a aussi quelques autres problèmes à résoudre :empêcher les nanofils de s'agglomérer, ce qui réduit la transparence, et empêcher le cuivre de s'oxyder, ce qui diminue la conductivité. Une fois le problème d'agglutination résolu, Wiley pense que la conductivité des nanofils de cuivre correspondra à celle des nanofils d'argent et de l'ITO.

Wiley, qui a déposé un brevet pour son procédé, s'attend à ce que les nanofils de cuivre soient utilisés commercialement dans un avenir pas trop lointain. Il note qu'il existe déjà des financements d'investissement disponibles pour le développement de conducteurs transparents à base de nanofils d'argent.

« Nous pensons qu'utiliser un matériau cent fois moins cher sera encore plus attractif pour les capital-risqueurs, les entreprises électroniques et les entreprises solaires qui ont toutes besoin de ces électrodes transparentes, " il a dit.