Les téléphones portables et les montres Apple pourraient durer un peu plus longtemps grâce à une nouvelle méthode de création de nanofils de cuivre.

Une équipe de scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a créé une nouvelle méthode pour purifier les nanofils de cuivre avec un rendement proche de 100 %. Ces nanofils sont souvent utilisés dans des applications nanoélectroniques.

La recherche, qui apparaît dans l'édition en ligne de Communications chimiques et sur la couverture du numéro papier, montre comment la méthode peut produire de grandes quantités de long, uniforme, nanofils de cuivre de haute pureté. Les nanofils de cuivre de haute pureté répondent aux exigences des applications nanoélectroniques et offrent une voie pour purifier la synthèse à l'échelle industrielle des nanofils de cuivre, une étape clé pour la commercialisation et l'application.

Les nanofils métalliques (NW) sont prometteurs pour des applications commerciales telles que les écrans flexibles, cellules solaires, catalyseurs et dissipateurs de chaleur.

L'approche la plus courante pour créer des nanofils donne non seulement des nanofils, mais également d'autres formes à faible rapport d'aspect telles que les nanoparticules (NP) et les nanotiges. Ces sous-produits indésirables sont presque toujours produits en raison des difficultés de contrôle de la nucléation non instantanée des particules de graines ainsi que des types de graines, ce qui provoque la croissance des particules dans de multiples voies.

"Nous avons créé la forme la plus pure de nanofils de cuivre sans aucun sous-produit qui affecterait la forme et la pureté des nanofils, " a déclaré Fang Qian de LLNL, auteur principal de l'article.

L'équipe a démontré que les nanofils de cuivre, synthétisé à l'échelle du litre, peuvent être purifiés à près de 100 % de rendement à partir de leurs sous-produits nanoparticulaires en quelques étapes simples.

Les nanomatériaux fonctionnels sont notoirement difficiles à produire en grands volumes avec une composition hautement contrôlée, formes et tailles. Cette difficulté a limité l'adoption des nanomatériaux dans de nombreuses technologies de fabrication.

"Ce travail est important car il permet la production de grandes quantités de nanomatériaux de cuivre avec une approche très simple et élégante pour séparer rapidement les nanofils des nanoparticules avec une efficacité extrêmement élevée, " a déclaré Eric Duoss, un chercheur principal sur le projet. « Nous envisageons d'utiliser ces nanomatériaux purifiés pour une grande variété de nouvelles approches de fabrication, y compris la fabrication additive."

La clé du succès est l'utilisation d'un tensioactif hydrophobe en solution aqueuse, avec un système de solvant organique à l'eau non miscible pour créer une interface hydrophobe distincte, permettant aux nanofils de se croiser spontanément en raison de leur structure cristalline et de leur surface totale différentes de celles des nanoparticules.

"Les principes développés à partir de ce cas particulier des nanofils de cuivre peuvent être appliqués à une variété d'applications de nanofils, " a déclaré Qian. " Cette méthode de purification ouvrira de nouvelles possibilités dans la production de nanomatériaux de haute qualité à faible coût et en grande quantité. "

D'autres chercheurs de Livermore incluent :Pui Ching Lan, Tammy Olson, Cheng Zhu et Christopher Spadaccini.

« Nous développons également des mousses à grande surface ainsi que des encres imprimables pour les procédés de fabrication additive, comme l'écriture à l'encre directe à l'aide des NW, " a déclaré Yong Han de LLNL, un auteur correspondant de l'article.