Les matériaux qui conduisent l'électricité mais qui sont également transparents à la lumière sont importants pour les affichages électroniques, caméras et cellules solaires. Le matériau standard de l'industrie pour ces applications est l'oxyde d'indium et d'étain (ITO), mais la montée en flèche des coûts et l'offre limitée d'indium ont incité à rechercher des alternatives.

Une approche prometteuse consiste à construire des réseaux maillés de fils métalliques conducteurs ultrafins que la lumière peut traverser. Ivan Vakarelski de l'Institut des sciences chimiques et de l'ingénierie A*STAR et Xiaosong Tang et Sean O'Shea de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR ont maintenant affiné le processus de fabrication de ces minuscules maillages afin qu'il soit faisable pour les grands- fabrication à grande échelle.

Le secret de la fabrication de ces microstructures complexes est d'encourager les nanoparticules métalliques à s'assembler à partir d'une suspension liquide. Cela nécessite un gabarit prédéfini pour guider l'auto-assemblage, de la même manière que les granules de café s'assemblent en un anneau sous une tasse lorsque le liquide renversé s'évapore.

Il y a quelques années, Vakarelski et ses collaborateurs ont démontré la possibilité d'utiliser des microparticules de latex comme modèle pour un tel maillage en utilisant une solution contenant des nanoparticules d'or. « Au fur et à mesure que le solvant s'évaporait, un réseau de ponts liquides développé autour des particules de latex, laissant un réseau de microfils formé par l'auto-assemblage des particules d'or, " explique O'Shea. « C'est une approche facile à des fins de recherche, mais est difficile à contrôler à l'échelle de la fabrication.

Pour s'attaquer à ce problème, les chercheurs se sont tournés vers la technique de la photolithographie, qui consiste à utiliser la lumière ultraviolette pour dessiner des motifs dans un film photorésistant. Les parties exposées et durcies de la résine photosensible agissent alors comme un gabarit précis pour l'auto-assemblage de nanoparticules d'or. « C'est difficile, cependant, " dit Vakarelski, « pour produire des sphères reproduisant le modèle de particules de latex en utilisant la photolithographie. Nous avons essayé plusieurs structures alternatives et avons constaté que les structures en arc fonctionnent tout aussi bien.

En utilisant la photolithographie pour produire un modèle de structures en forme d'arc et la même solution de nanoparticules d'or, les chercheurs ont préparé un treillis en microfil d'or de haute qualité (photo) avec une conductance et une transparence comparables à celles de l'ITO de haute qualité. « Un avantage supplémentaire des structures cintrées est que, contrairement aux microparticules de latex, nous ne sommes pas limités à une topologie de réseau hexagonale, " dit O'Shea. En effet, les chercheurs ont réussi à produire des réseaux de rectangles, hexagones et triangles. "En utilisant cette technique, nous prévoyons d'explorer des réseaux fonctionnels spéciaux utilisant d'autres types de particules, y compris les particules semi-conductrices, particules magnétiques, nanotubes de carbone, ADN et protéines, " dit Vakarelski.