Försök att böja din iPhone på mitten. Eller rulla ihop din surfplatta som en rulla. Eller linda en pekskärms-TV runt en stolpe. Det gick inte så bra, gjorde det? Det beror på att det keramiska materialet som används för att tillverka många av dagens pekskärmar bara har två av tre nödvändiga egenskaper:det är ledande, den är transparent – ​​men den är inte flexibel.

"Den är skör och så om du böjer den, det går sönder, " säger University of Vermont-forskaren Frederic Sansoz, professor i maskinteknik.

Men Sansoz och ett team av andra forskare har gjort en upptäckt som kan ändra på det. Genom att arbeta med silver i en försvinnande liten skala - nanotrådar bara några hundra atomer tjocka - upptäckte de att de kunde göra trådar som var både superstarka "och stretchiga som tuggummi, " han säger.

Den här typen av silvertråd skulle kunna formas till ett nät som leder ström, låter ljuset skina igenom - och böjer sig så lätt "du kanske kan knyta din smartphone i en knut, " han säger.

Eller, som de skriver i sin studie, "vi rapporterar ovanlig rumstemperatur superförlängning utan att mjukna upp i ansiktscentrerade kubiska silvernanokristaller."

Teamets resultat publicerades i aprilnumret av tidskriften Naturmaterial .

Liten är starkare

UVM:s Sansoz, hans samarbetspartner Scott Mao vid University of Pittsburgh, och deras kollegor har lett banbrytande forskning om hur man omvandlar mjuka metaller, inklusive guld, till superstarka ledningar på nanoskala. Det är en del av ett växande forskningsområde som visar att när material konstrueras för att bli mindre och mindre är det möjligt att eliminera många defekter på atomär skala. "Och detta gör dem mycket starkare, " han säger, "rent generellt, mindre är starkare."

Men det finns ett problem. "När du gör dem starkare, de blir spröda. Det är tuggummi kontra fönsterglas, " säger Sansoz.

Därför blev han mycket förvånad över vad laget upptäckte om silver.

Eftersom trådar av silver görs mindre och mindre, ner till cirka 40 nanometer, de följer den förväntade trenden:de blir relativt starkare och sprödare. Men tidigare forskning av andra forskare hade visat att vid ännu mer extrem litenhet - under 10 nanometer - gör silver något konstigt. "Den beter sig som en Jello gelatindessert, " säger Sansoz. "Den blir väldigt mjuk när den komprimeras, har väldigt liten styrka, och återgår långsamt till sin ursprungliga form."

Materialforskare antar att detta händer eftersom silverkristallerna är så små att de flesta av deras atomer finns på ytan, med mycket få inre atomer. Detta tillåter diffusion av individuella atomer från ytan att dominera beteendet hos metallen istället för sprickbildning och glidning av organiserade gitter av atomer inuti. Detta orsakar dessa minsta, men fast, silverkristaller för att ha vätskeliknande beteende även vid rumstemperatur.

"Så vår fråga var:vad händer i gapet mellan 10 nanometer och 40 nanometer?" säger Sansoz. "Detta är den första studien som tittar på detta intervall av diametrar för nanotrådar."

Tänk på gapet

Vad forskarteamet fann i gapet - med hjälp av både ett elektronmikroskop och atomistiska modeller på en superdator - är att "de två mekanismerna samexisterar samtidigt, " säger Sansoz. Detta ger silvertrådar i den lite utforskade zonen både styrkan hos principen "mindre-är-starkare" och den vätskeliknande konstigheten hos deras mindre kusiner. I den här Guldlocksliknande storleken, när defekter bildas på ytan av tråden när den dras isär, "då kommer diffusion in och läker defekten, " säger Sansoz. "Så det bara sträcker sig och sträcker sig och sträcker sig - förlängs upp till två hundra procent."

Det har gjorts anmärkningsvärda framsteg sedan 2010 när det gäller att tillämpa silver nanotrådar i elektronik, Sansoz säger, inklusive ledande elektroder för pekskärmar. Och vissa företag arbetar hårt för att använda dessa kablar för att skapa kostnadseffektiva flexibla skärmar. "Men, just nu, de tillverkar helt i mörker, " säger Sansoz. "De vet inte vilken storlek tråd som är bäst." Hans nya upptäckt borde ge kemister och industriingenjörer en målstorlek för att skapa silvertrådar som kan leda till de första hopfällbara telefonerna.