p As tecnologias em nanoescala de hoje são sofisticadas o suficiente para serem aplicadas em um número infinito de dispositivos úteis, de sensores em dispositivos com tela de toque e eletrodomésticos a biossensores vestíveis que podem monitorar os níveis de produtos químicos em nosso sangue, movimento muscular, respiração e pulsação. Além disso, existem tecnologias para dispositivos de precisão, como microscópios de sonda de varredura de alta resolução, que permitem a visualização de superfícies não apenas no nível atômico, mas até os próprios átomos individuais. p Esses dispositivos normalmente utilizam eletrodos que são feitos pela aplicação de revestimentos finos de materiais condutores em substratos de vidro ou cerâmica. Contudo, esses tipos de eletrodos são frágeis e carecem de flexibilidade, e podem envolver materiais caros e limitados, bem como métodos de fabricação difíceis.

p Um material alternativo que está recebendo muita atenção são os nanofios de prata; esses fios têm diâmetros muito pequenos (tão pequenos quanto um milésimo de milímetro) e podem ser fabricados em vários formatos e configurações de seção transversal. Eles também são insuperáveis ​​em condutividade, têm flexibilidade e resistência mecânica superiores e podem ser facilmente sintetizados com materiais disponíveis. Essas qualidades e a versatilidade dos nanofios de prata os tornam especialmente atraentes não apenas para muitos dispositivos eletrônicos comumente usados, mas para inovações em eletrônica flexível, como telefones celulares e tablets flexíveis, painéis solares baratos ou células solares que podem ser fabricados em papel de parede ou roupas.

p Nanofios de prata têm sido empregados com sucesso como eletrodos em vários dispositivos eletrônicos; Contudo, seu uso comercial foi prejudicado por sua vulnerabilidade aos efeitos corrosivos do calor, luz, e umidade. Tal corrosão pode resultar em poços e buracos ou "corrosão" na superfície do nanofio, o que afeta negativamente sua eletricidade, mecânico, e propriedades ópticas. A corrosão pode ser altamente prejudicial para o desempenho do dispositivo baseado em nanofios de prata e pode até levar à sua falha.

p Tentativas anteriores foram feitas para fabricar conchas protetoras em torno de nanofios de prata. Em uma tentativa, um polímero fino foi depositado em um substrato como uma barreira de nanofio. Proteções finas de metal ou conchas de carbono também cresceram nas superfícies dos nanofios. Isso aumentou a longevidade e o desempenho dos nanofios de prata usados ​​como eletrodos transparentes; Contudo, as superfícies da concha não tinham a suavidade uniforme necessária para dispositivos de mais alta precisão.

p Pesquisadores do Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) desenvolveram com sucesso um método para fabricar conchas ultrafinas em torno de nanofios de prata, resultando em estabilidade e eficácia superiores.

p Eles primeiro escolheram ouro para suas conchas protetoras devido à sua resistência ao calor, luz, e umidade. Sua estrutura também é semelhante à da prata, o que facilita o crescimento de camadas ultrafinas de ouro nas superfícies dos nanofios de prata. Contudo, há uma advertência:podem existir átomos de ouro carregados que podem reagir com a própria prata, formando buracos ou poros, o que seria claramente problemático. A equipe do TIBI resolveu esse problema escolhendo uma substância química para complexar com os átomos de ouro carregados; isso suprimiu efetivamente a formação de poros.

p Em seguida, a equipe desenvolveu uma temperatura ambiente, método de fabricação baseado em soluções que oferece uma configuração fácil e direta, etapas escalonáveis. Além disso, seu método permitiu o ajuste dos tempos de reação e misturas para controlar a espessura das camadas de ouro depositadas.

p Eles sintetizaram nanofios de prata combinando soluções e permitindo que os nanofios cresçam e se cristalizem. A solução de ouro, que continha produtos químicos otimizados experimentalmente para eliminar a corrosão e para ajudar na deposição suave das camadas de ouro, foi então introduzido. Eles também otimizaram as condições experimentais para melhorar a estabilidade química dos nanofios.

p Os nanofios de prata resultantes foram bem definidos, revestimentos de ouro de três nanômetros de espessura, com superfícies lisas, livre de corrosão. Eles também exibiram uma interface prata-ouro estabilizadora, o que é fundamental para preservar as propriedades óticas e elétricas dos nanofios.

p "Nós consideramos todos os desafios possíveis no projeto de um método eficaz para aumentar a longevidade dos dispositivos baseados em nanofios de prata, "disse Yangzhi Zhu, Ph.D., primeiro autor do projeto. "Nossos dados mostram claramente que fomos capazes de criar soluções eficazes para esses desafios."

p A equipe TIBI então conduziu experimentos para avaliar a durabilidade dos nanofios de prata revestidos de ouro e não tratados. Quando os nanofios foram expostos ao ar; os nanofios de prata não revestidos ficaram fortemente danificados e se deterioraram após dez dias. Os nanofios revestidos de ouro permaneceram inalterados mesmo depois de seis meses. Resultados semelhantes foram obtidos depois que ambos os nanofios foram expostos aos efeitos prejudiciais da submersão de peróxido de hidrogênio e solução salina tamponada com sódio.

p Em testes de desempenho de eletrodos transparentes flexíveis, ambos os nanofios foram expostos a alto calor e umidade; os nanofios não revestidos falharam após 12 dias, mas o desempenho dos nanofios de prata revestidos de ouro era comparável aos nanofios comerciais de alto desempenho.

p Em testes de desempenho em dispositivos ópticos, os nanofios revestidos de ouro demonstraram alto desempenho em 21 dias. Em contraste, os nanofios de prata não tratados exibiram eficiência diminuída dentro de uma semana e eventualmente falharam. Além disso, os testes mostraram que nenhum ruído de fundo adicional foi introduzido pelas conchas de ouro.

p Dentro do mesmo período, os nanofios revestidos de ouro exibiram resultados superiores quando testados em microscopia de sonda de varredura de alta resolução, entregando imagens inabaláveis ​​de alta qualidade. Em contraste, a qualidade da imagem dos nanofios não tratados diminuiu gradualmente até que ocorreu a falha do dispositivo. Estas são conquistas notáveis, como este tipo de microscopia envolve altos níveis de estresse mecânico e a estabilidade do nanofio é crucial.

p “Existem muitas vantagens em usar nanofios de prata em incontáveis ​​dispositivos, portanto, a capacidade de melhorar seu desempenho e durabilidade cria um grande impacto, "disse Ali Khademhosseini, Ph.D., Diretor e CEO da TIBI. "Os métodos que planejamos para conseguir isso exemplificam a qualidade do trabalho do nosso instituto."

p Detalhes da pesquisa foram publicados em Nano Research .