Konstnärens intryck baserat på en bild med verklig atomkraftmikroskopi (AFM) som visar ledande supramolekylära fibrer fångade mellan två guldelektroder placerade 100 nm från varandra. Varje plastfiber är sammansatt av flera korta fibrer och kan transportera elektriska laddningar med samma effektivitet som en metall. Kredit:Grafik:M. Maaloum, ICS (CNRS)
Forskare från CNRS och Université de Strasbourg, ledd av Nicolas Giuseppone och Bernard Doudin, har lyckats göra högledande plastfibrer som bara är flera nanometer tjocka. Dessa nanotrådar, som CNRS har ansökt om patent på, "självmontera" när den utlöses av en ljusblixt.
Billig och lätt att hantera, till skillnad från kolnanorör, de kombinerar fördelarna med de två material som för närvarande används för att leda elektrisk ström:metaller och organiska plastpolymerer. Faktiskt, deras anmärkningsvärda elektriska egenskaper liknar metallernas. Dessutom, de är lätta och flexibla som plast, vilket öppnar för möjligheten att möta en av 2000-talets viktigaste utmaningar för elektronik:miniatyrisera komponenter ner till nanometrisk skala. Detta arbete kommer att publiceras den 22 april 2012 den Naturkemi hemsida. Nästa steg är att visa att dessa fibrer kan integreras industriellt i elektroniska enheter som flexibla skärmar, solceller, etc.
I tidigare arbete publicerat 2010 ( Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6974-78), Giuseppone och hans kollegor lyckades för första gången skaffa nanotrådar. För att uppnå denna bedrift, de kemiskt modifierade "triarylaminer", syntetiska molekyler som har använts i decennier av industrin i Xerox fotokopieringsprocesser. Till deras stora förvåning, de observerade att i ljus och i lösning, deras nya molekyler staplades spontant på ett regelbundet sätt för att bilda miniatyrfibrer. Dessa trådar, några hundra nanometer lång, består av vad som kallas den "supramolekylära" sammansättningen av flera tusen molekyler.
Verklig atomkraftmikroskopibild som visar en ledande supramolekylär fiber, består av flera korta fibrer. Varje korn motsvarar en molekyl (bilden är 50 nm hög). Kredit:M. Maaloum, ICS (CNRS)
I samarbete med Doudins team, forskarna studerade sedan de elektriska egenskaperna hos dessa nanofibrer i detalj. Den här gången, de placerade sina molekyler i kontakt med en elektronisk mikrokrets bestående av guldelektroder placerade 100 nm från varandra. De applicerade sedan ett elektriskt fält mellan dessa elektroder.
Deras första viktiga upptäckt var att när den utlöses av en ljusblixt, fibrerna självmonteras enbart mellan elektroderna. Det andra överraskande resultatet var att dessa strukturer, som är lika lätta och flexibla som plast, visa sig vara kapabel att transportera extraordinära strömtätheter, över 2*10 6 Ampere per kvadratcentimeter (A.cm -2 ), närmar sig de av koppartråd. Dessutom, de har mycket lågt gränssnittsmotstånd med metaller:10, 000 gånger lägre än för de bästa organiska polymererna.
Forskarna hoppas nu kunna visa att deras fibrer kan användas industriellt i miniatyriserade elektroniska enheter som flexibla skärmar, solceller, transistorer, tryckta nanokretsar, etc.
