Os pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore criaram uma biblioteca de estruturas de ouro nanoporosas em um único chip que tem aplicações diretas para baterias de íon de lítio de alta capacidade, bem como interfaces neurais.

Ouro nanoporoso (np-Au), um metal poroso usado em energia e pesquisa biomédica, é produzido através de um processo de corrosão de liga conhecido como dealloying, que gera uma rede em nanoescala tridimensional característica de poros e ligamentos.

No artigo de capa da edição de 14 de janeiro de Nanoescala , um jornal publicado pela Royal Society of Chemistry, Pesquisadores do LLNL e sua Universidade da Califórnia, Os colaboradores de Davis (link is external) descrevem um método para criar uma biblioteca de morfologias np-Au variáveis ​​em um único chip por meio da entrega precisa de energia de laser sintonizável. O professor da UC Davis, Erkin Seker, foi o investigador principal (PI) do projeto UC Fees que financiou principalmente o trabalho, juntamente com a co-PI Monika Biener da Divisão de Ciência de Materiais do LLNL.

O microprocessamento a laser (por exemplo, microprocessamento) fornece controle espacial e temporal enquanto impõe energia perto da superfície do material.

"As técnicas tradicionais de aplicação de calor para a modificação de np-Au são processos em massa que não podem ser usados ​​para gerar uma biblioteca de diferentes tamanhos de poros em um único chip, "disse o cientista da equipe do LLNL Ibo Matthews, co-autor do artigo. "O microprocessamento a laser oferece uma solução atraente para este problema, fornecendo um meio de aplicar energia com alta resolução espacial e temporal."

Os pesquisadores usaram simulações multifísicas para prever os efeitos da onda contínua versus modo de laser pulsado e a condutividade térmica variável do substrato de suporte nas temperaturas locais do filme np-Au durante o recozimento fototérmico.

Eles foram então capazes de fabricar uma biblioteca de materiais no chip que consiste em 81 amostras np-Au de nove morfologias diferentes para uso no estudo paralelo de relações estrutura-propriedade.

"Essas bibliotecas têm o potencial de aumentar drasticamente o rendimento dos estudos de interação morfológica para np-Au, especificamente em aplicações como baterias de íon de lítio de alta capacidade, estudos de interação célula-material para interfaces neurais, biossensores analíticos, bem como estudos de ciência de materiais em nanoescala, "disse Biener, co-autor do artigo.

Este trabalho estabelece a base para a compreensão do recozimento baseado em laser de materiais de filme fino poroso. A fabricação de bibliotecas de material de chip único tem o potencial de aumentar o rendimento dos testes de interação de material em muitas disciplinas por meio de bibliotecas de triagem de material de chip único.