Material som leder elektricitet men som också är transparenta för ljus är viktiga för elektroniska displayer, kameror och solceller. Industrins standardmaterial för dessa applikationer är indiumtennoxid (ITO), men de stigande kostnaderna och det begränsade utbudet av indium har föranlett ett sökande efter alternativ.

Ett lovande tillvägagångssätt är att bygga nätliknande nätverk av ultratunna ledande metalltrådar som ljus kan passera igenom. Ivan Vakarelski vid A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences och Xiaosong Tang och Sean O’Shea vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering har nu förfinat processen att tillverka dessa små maskor så att det är möjligt för stora skala tillverkning.

Hemligheten med att tillverka sådana intrikata mikrostrukturer är att uppmuntra metallnanopartiklar att montera sig själva från en flytande suspension. Detta kräver en fördefinierad mall för att styra självmonteringen – på samma sätt som kaffegranulat sätts ihop till en ring under en kopp när utspilld vätska avdunstar.

Några år sedan, Vakarelski och hans medarbetare visade möjligheten att använda latexmikropartiklar som mall för ett sådant nät med hjälp av en lösning som innehåller guldnanopartiklar. "När lösningsmedlet avdunstat, ett vätskebryggnätverk utvecklat runt latexpartiklarna, lämnar efter sig ett nätverk av mikrotrådar som bildas genom självmontering av guldpartiklarna, ” förklarar O’Shea. "Detta är ett enkelt tillvägagångssätt för forskningsändamål, men är svår att kontrollera i tillverkningsskala.”

För att ta itu med detta problem, forskarna vände sig till tekniken för fotolitografi, vilket innebär att man använder ultraviolett ljus för att rita mönster i en fotoresistfilm. De exponerade och härdade delarna av fotoresisten fungerar sedan som en exakt mall för självmontering av guldnanopartiklar. "Det är svårt, dock, säger Vakarelski, "att producera sfärer som replikerar latexpartikelmallen med hjälp av fotolitografi. Vi provade flera alternativa strukturer och fann att välvda strukturer fungerar lika bra.”

Använda fotolitografi för att producera en mall av bågliknande strukturer och samma lösning av guld nanopartiklar, forskarna förberedde ett högkvalitativt guldmikrotrådsnät (bilden) med konduktans och transparens jämförbar med högkvalitativ ITO. "En ytterligare fördel med de välvda strukturerna är att, till skillnad från latexmikropartiklar, vi är inte begränsade till en hexagonal nätverkstopologi, säger O'Shea. Verkligen, forskarna producerade framgångsrikt nätverk av rektanglar, hexagoner och trianglar. "Med den här tekniken planerar vi att utforska speciella funktionella nätverk med andra typer av partiklar, inklusive halvledande partiklar, magnetiska partiklar, kolnanorör, DNA och proteiner, ” säger Vakarelski.