Intresset för antimikrobiella lösningar för personliga och fleranvändare pekskärmar, såsom surfplattor och mobila enheter, har vuxit de senaste åren. Traditionella metoder som sprejbar alkohol eller våtservetter är inte idealiska för dessa känsliga skärmar. Antimikrobiella beläggningar som appliceras direkt på glaset är ett lovande alternativ, men bara om de är transparenta och håller länge.
Tidigare föreslagna beläggningslösningar, såsom fotokatalytiska metalloxider (t.ex. TiO2 och ZnO), har inneburit vissa utmaningar. Dessutom kräver dessa beläggningar vanligtvis ljus och fukt för att vara antimikrobiella och eliminera mikroberna som finns på ytan.
Koppar är en välkänd biocidmetall med hög effekt mot ett brett spektrum av mikroorganismer, och den har traditionellt använts för föremål som dörrhandtag och sjukhusräcken.
Kopparbeläggningar är dock övervägande ogenomskinliga, vilket hittills har förhindrat förverkligandet av en transparent, kopparbaserad antimikrobiell lösning lämplig för skärmar. Dessutom kan metallfilmens höga elektriska ledningsförmåga störa den beröringsavkänningsfunktion som finns på mobila enheter negativt.
Ett team av forskare har designat och implementerat en transparent nanostrukturerad kopparyta (TANCS) som är icke-ledande och resistent mot tillväxten av vissa bakterier. I en nyligen genomförd studie, publicerad i tidskriften Communications Materials , ICFO-forskare Christina Graham, Alessia Mezzadrelli ledd av ICREA-professor Valerio Pruneri och kollegor från Corning, inklusive Wageesha Senaratne, Santona Pal, Dean Thelen, Lisa Hepburn och Prantik Mazumder, har beskrivit sin nya metod för att utveckla denna yta.
Tillverkningsprocessen av denna yta involverade avsättning av en ultratunn kopparfilm med en nominell tjocklek av 3,5 nm på ett glassubstrat. Sedan använde forskarna en snabb termisk glödgningsprocess för att bilda avvätta Cu-nanopartiklar med optimal storlek och fördelning.
Den specifika designen och metoden gav en antimikrobiell effekt, transparens, färgneutralitet och elektrisk isolering. Slutligen ytterligare lager av SiO2 och fluorsilaner avsattes ovanpå nanopartiklarna, vilket gav miljöskydd och förbättrade hållbarhetsegenskaper med användningstestfall.
Författarna till studien undersökte den tillverkade beläggningens morfologi, optiska respons, antimikrobiell effekt och mekanisk hållbarhet. TANCS visade förmågan att eliminera över 99,9 % av Staphylococcus aureus som finns på de testade ytorna inom två timmar, under stränga torra testförhållanden.
Dessutom visade substratet optisk transparens som möjliggör 70–80% ljustransmission i det synliga området (380–750nm), färgneutralitet. Slutligen visades ytorna ha en långvarig effektivitet med användningstestfall och bibehåller sin antimikrobiella aktivitet även efter en rigorös avtorkningsprocedur.
"Detta är ett bra exempel på att skapa en produkt med flera attribut samtidigt som man samoptimerar de högeffektiva antimikrobiella egenskaperna som fungerar under torra testförhållanden för testfall för beröringsaktiverade skärmbruk.
"Vårt mål var att visa sambanden med biologisk prestanda och fysiska egenskaper, och ge ytterligare vägledning för framtida forskning", säger Senaratne, forskare vid Corning och ledande medförfattare till studien.
"Det här nya tillvägagångssättet för att överväga avvätningsprocessen öppnar en mängd nya möjligheter att utnyttja vissa specifika egenskaper hos metaller samtidigt som man eftertänksamt kan förändra de andra.
"Här kunde vi till exempel bevara kopparns kraftfulla antimikrobiella effekt samtidigt som vi fick transparens och isolering trots användningen av en metall", säger Mezzadrelli, författare till studien och Ph.D. elev i Nano-Glass-projektet.
Introduktionen av dessa genomskinliga antimikrobiella ytor har ett stort löfte i en värld som i allt högre grad är beroende av pekbara skärmar, inklusive smartphones eller surfplattor.
"Även om ytterligare utveckling är nödvändig för fullfjädrad kommersiell distribution, är detta ett steg i rätt riktning för att möjliggöra antimikrobiella pekskärmar för offentliga eller personliga skärmar", säger Mazumder, forskare vid Corning och medförfattare till studien.
"Den proof-of-concept-yta vi har utvecklat med Corning är ett exempel på våra kontinuerliga gemensamma ansträngningar i utvecklingen av förbättrat multifunktionellt skärmglas med nanostrukturering", säger Pruneri, ICREA-professor vid ICFO och koordinator för Nano-Glass projekt.
Mer information: Christina Graham et al, Mot transparenta och hållbara kopparhaltiga antimikrobiella ytor, Kommunikationsmaterial (2024). DOI:10.1038/s43246-024-00472-w
Journalinformation: Kommunikationsmaterial
Tillhandahålls av ICFO
