Även om nanotrådar svarar på marknadens krav på innovativa, mindre, flexibla elektroniska enheter genom att möjliggöra elektroniska kretsar i molekylskala, montering av nanotrådar i funktionella material är fortfarande ett problem. Grupp forskare från Kaunas tekniska universitet (KTU), Litauen erbjuder en ny lösning för nanotrådsproduktion med hög avkastning från zinkoxid-billigare och miljövänligare material, jämfört med de sällsynta jordartsmetaller som indium, arsenik eller gallium som ofta används i elektronikproduktion.

Enligt forskare, nanotrådars syntes begränsas mestadels av tillväxtytan, hindrar deras breda tillämpning. Också, många applikationer kräver egenskaper, som är motsägelsefulla och därför inte kan realiseras effektivt i ett enda material. Den nya metoden för produktion av nanotrådar av zinkoxid, skapad av gruppen forskare från KTU Institute of Materials Science, hanterar dessa problem. Alltså den bredare tillämpningen av nanotrådar i innovativa elektroniska enheter, som blir allt mindre, flexibelt och involverande av olika ytmaterial blir möjligt.

"Den nya metoden skapades medan jag undersökte enkla sätt att odla nanostrukturer av metalloxid. Metoden, som vi nu kallar förbränningssyntes, tillåter att producera höga nivåer av en kontrollerad nanostruktur. Nanotrådar odlas i gasfasen, slutprodukten uppsamlades som pulver och dispergerades sedan i olika lösningar. Enkla beläggningsmetoder som sprutning gör det möjligt att placera nanotrådar av zinkoxid på olika ytor ", säger Dr Simas Račkauskas, en forskare vid KTU Institute of Materials Science.

På grund av deras halvledaregenskaper, zanoxid nanotrådar har stor potential för användning inom elektronik eller optik. Också, egenskaperna hos zinkoxidbelagda ytor tillåter användning i medicin. Just nu, forskare undersöker två möjliga tillämpningar av zinkoxid-nanotrådarna:en multifunktionell antireflekterande solcellbeläggning och multifunktionell gassensormatris, känslig och selektiv för gaser, aktiveras av ljus.

"Solelement som för närvarande används på marknaden reflekterar ljus, alltså ljuset, som kan förvandlas till energi, är delvis förlorad. Nanowire solcellsbeläggningar förbättrar solcellens prestanda genom att minska deras reflekterande egenskaper, genom att omvandla UV-strålar till ljus och genom att göra solelementen självrenande egenskaper ", förklarar Dr Račkauskas.

Initial forskning visar att genom att använda zinkoxid -nanotrådsbeläggning förbättras solelementens effektivitet med 6 procent. Beläggningen är vattenavvisande, och det försämrar de organiska föroreningarna; sålunda uppnås den självrensande effekten av en solcell.

Just nu, i laboratorieförhållanden, KTU -forskargruppen kan producera cirka 100 g zinkoxid -nanopartiklar per timme, kostar cirka 8 euro. Beloppet skulle räcka för att täcka de 2,5 m2 solelementen.

KTU -forskare undersöker också egenskaperna hos en unik UV -sensor, som kan sprutas på vilken yta som helst. Vid utvecklingen av sensorn används två material:zinkoxid -nanopartiklar och en ledare (tråd), som grafit eller metallfärg. Man kan rita ett fullständigt elektroniskt schema inklusive tråd och sensor på vilken yta som helst, säg textil, papper eller plast. Enligt Dr Račkauskas, en ljussensor kan användas som alla andra omkopplare, bara det aktiveras av ljus, såsom en enkel laserpekarstråle.

"Tillämpningsmöjligheterna för en sådan UV -sensor är praktiskt taget outtömliga, dock, vi måste vänta på marknadens efterfrågan och vidareutvecklingen av flexibel elektronik. Vår produkt kan vara intressant för funktionell design eftersom den gör det möjligt att integrera elektronik i kläder, väggar, inredningsobjekt. Också, vår UV-switch kan placeras på svåråtkomliga platser ", förklarar Dr Račkauskas.

Han betonar zinkens låga kostnad och miljövänlighet i elektronikproduktionen:"De flesta elektroniska produktionen använder sällsynta jordartsmetaller, såsom indium, arsenik och gallium, som är svåra att extrahera, processen är dyr och skadlig för miljön. Å andra sidan, Zink är mycket populärt, billigt och till och med fördelaktigt för den mänskliga organismen ".

Enligt KTU -forskaren om de sällsynta jordartselementen i elektroniken skulle ersättas med zinkoxid, detta skulle resultera i billigare och miljövänliga lösningar.