(PhysOrg.com) - Ett team av Duke University -kemister har fulländat ett enkelt sätt att göra små koppar -nanotrådar i mängd. De billiga ledarna är tillräckligt små för att vara transparenta, vilket gör dem idealiska för tunnfilms solceller, platt-TV och datorer, och flexibla skärmar.

"Tänk dig en vikbar iPad, "sade Benjamin Wiley, en biträdande professor i kemi vid Duke. Hans team rapporterar sina fynd online denna vecka i Avancerade material .

Nanotrådar av koppar fungerar bättre än kolnanorör, och är mycket billigare än silver nanotrådar, Sa Wiley.

De senaste platt-TV-apparaterna och datorskärmarna producerar bilder med en rad elektroniska pixlar som är anslutna med ett transparent ledande lager av indiumtennoxid (ITO). ITO används också som en transparent elektrod i tunnfilms solceller.

Men ITO har nackdelar:den är spröd, gör den olämplig för flexibla skärmar; dess produktionsprocess är ineffektiv; och det är dyrt och blir mer på grund av den ökande efterfrågan.

"Om vi ​​ska ha denna allestädes närvarande elektronik och solceller, "Wiley sa, "vi måste använda material som är rikligt i jordskorpan och inte tar mycket energi att extrahera." Han påpekar att det är väldigt få material som är kända för att vara både transparenta och ledande, varför ITO fortfarande används trots dess nackdelar.

Dock, Wileys nya verk visar att koppar, som är tusen gånger rikligare än indium, kan användas för att göra en film av nanotrådar som är både transparent och ledande.

Silver nanotrådar fungerar också bra som en transparent ledare, och Wiley bidrog till ett patent på produktionen av dem som doktorand. Men silver, som indium, är sällsynt och dyrt. Andra forskare har försökt förbättra prestanda för kolnanorör som en transparent ledare, men utan större lycka.

"Det faktum att kopparnanotrådar är billigare och fungerar bättre gör dem till ett mycket lovande material för att lösa detta problem, "Sa Wiley.

Wiley och hans studenter, Doktoranden Aaron Rathmell och grundläggande Stephen Bergin, odlade kopparnanotrådarna i en vattenbaserad lösning. "Genom att tillsätta olika kemikalier till lösningen, du kan styra sammansättningen av atomer till olika nanostrukturer, "Sa Wiley. I det här fallet, när koppar kristalliseras, det bildar först små "frön, "och sedan spirar en enda nanotråd från varje frö. Det är en mekanism för kristalltillväxt som aldrig har observerats tidigare.

Eftersom processen är vattenbaserad, och eftersom kopparnanotrådar är flexibla, Wiley tror att nanotrådarna kan beläggas från lösning i en roll-to-roll-process, som tidningstryck, vilket skulle vara mycket mer effektivt än ITO -produktionsprocessen.

Andra forskare har producerat kopparnanotrådar tidigare, men i mycket mindre skala.

Wileys laboratorium är också det första som visar att kopparnanotrådar fungerar bra som en transparent ledare. Han sa att processen måste skala upp för kommersiellt bruk, och han har också ett par andra problem att lösa:att förhindra att nanotrådarna klumpar ihop sig, vilket minskar transparensen, och förhindrar att koppar oxiderar, vilket minskar konduktiviteten. När klumpproblemet har lösts, Wiley tror att ledningsförmågan hos koppar -nanotrådarna kommer att matcha den för silver -nanotrådar och ITO.

Wiley, som har sökt patent på sin process, räknar med att se koppar-nanotrådar i kommersiellt bruk inom en inte alltför avlägsen framtid. Han noterar att det redan finns investeringsfinansiering för utveckling av transparenta ledare baserade på silver nanotrådar.

"Vi tror att att använda ett material som är hundra gånger billigare kommer att bli ännu mer attraktivt för riskkapitalister, elektroniska företag och solföretag som alla behöver dessa transparenta elektroder, " han sa.