Transparante elektronica – zoals head-up displays waarmee piloten vluchtgegevens kunnen lezen terwijl ze hun ogen voor zich houden – verbetert de veiligheid en geeft gebruikers toegang tot gegevens tijdens het transport. Voor toepassingen in de gezondheidszorg moet de elektronica niet alleen goedkoop en eenvoudig te fabriceren zijn, maar ook voldoende flexibel om zich aan te passen aan de huid. Zilveren nanodraadnetwerken voldoen aan deze criteria. De huidige ontwikkelingsmethoden creëren echter een willekeurige uitlijning van nanodraden die onvoldoende is voor geavanceerde toepassingen.
In een aanstaande studie in Geavanceerde intelligente systemenhebben onderzoekers van Osaka University afdrukken met hoge resolutie gebruikt om kruislings uitgelijnde zilveren nanodraadjes op centimeter schaal te vervaardigen, met reproduceerbare kenmerkgroottes van 20 tot 250 micrometer. Als proof-of-concept voor functionaliteit gebruikten ze hun arrays om elektrofysiologische signalen van planten te detecteren.
De onderzoekers creëerden eerst een polymeeroppervlak met een patroon om de daaropvolgende nanodraad-kenmerkgrootte te definiëren. Het gebruik van een glazen staaf om zilveren nanodraden over het patroon te vegen, leidde tot parallelle of kruislings uitgelijnde nanodraadnetwerken, afhankelijk van de richting van de sweep. De kruisuitlijning van nanodraden, de uitlijning binnen het patroon en de elektro-optische eigenschappen waren indrukwekkend.
“De plaatweerstand van patronen van minder dan 100 micrometer varieerde van 25 tot 170 ohm per vierkant, en de doorlaatbaarheid van zichtbaar licht bij 550 nanometer was 96% tot 99%”, zegt Teppei Araki, co-senior auteur. “Deze waarden zijn zeer geschikt voor transparante elektronica.”
De onderzoekers toonden het nut van hun technologie aan door het elektrische potentieel van Braziliaanse waterpestbladeren te monitoren. Omdat de nanodraadmatrices transparant zijn, konden de onderzoekers het blad onder visuele observatie houden terwijl ze gedurende lange tijd gegevens verzamelden. Een apparaat van 2 tot 3 micrometer dik vormde zich naar het oppervlak van een blad zonder schade te veroorzaken.
“Onze op micro-elektroden gebaseerde organische veldeffecttransistors vertoonden een uitstekende multifunctie”, zegt Tsuyoshi Sekitani, co-senior auteur. “Bijvoorbeeld transparantie van 90%, de aan / uit-verhouding was ~ 106, en de lekstroom bleef stabiel bij buiging met een straal van 8 millimeter. “
Transparante elektronica is een opkomende technologie. Het moet eenvoudig en goedkoop zijn om massaproductie voor biomedische geneeskunde, civiele techniek, landbouw en andere toepassingen die onderliggende visuele observatie vereisen. Het hier beschreven voorschot is een belangrijke stap in die richting. De onderzoekers van Osaka University zijn van plan om verdere technische verbeteringen aan te brengen, zoals het opnemen van grafeen op het oppervlak van de nanodraad. Dit zal de uniformiteit van de plaatweerstand van de micro-elektroden verbeteren. Uiteindelijk zal de technologie van de onderzoekers de input van grondstoffen van elektronica helpen minimaliseren en de functionaliteit van conventionele niet-transparante elektronica overtreffen.
Geavanceerde intelligente systemen, DOI: 10.1002 / aisy.20200009
Geleverd door Osaka University