Em uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos , os grupos de pesquisa do professor Xuan-Ming Duan da Jinan University Guangzhou, China e do professor Mei-Ling Zheng do Instituto de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China discutem nanosoldagem de nanopartículas de prata aprimorada por plasmon para alta condutividade eletrodos de nanofios.
Nos últimos anos, eletrodos de nanofios metálicos têm sido amplamente utilizados em novos fotodetectores, circuitos flexíveis, células solares, painéis de toque, etc. A escrita direta a laser de femtosegundo (FsLDW), baseada na fotorredução induzida por absorção de multifótons, é usada para construir nanofios de Ag ( NWs) para padrões projetados em duas e três dimensões com resolução submicron. Esta tecnologia tem vantagens únicas de alta resolução, verdadeira tridimensionalidade e flexibilidade. No entanto, os Ag NWs construídos por FsLDW são compostos de pequenas nanopartículas de Ag (NPs). Existem vazios ou revestimentos poliméricos entre Ag NPs, resultando em baixa condutividade elétrica. Portanto, para aumentar a condutividade dos Ag NWs de escrita direta e reduzir sua resistência, é necessário reduzir o gap entre os Ag NPs e aumentar a área de contato para reduzir a dissipação de energia dos elétrons condutores no eletrodo. Para os eletrodos Ag NWs por irradiação a laser, o efeito fototérmico pode aumentar significativamente a área de contato de Ag NPs adjacentes e melhorar a condutividade do eletrodo Ag NWs. Este protocolo fornece uma solução nova e de alta eficiência para alcançar o aprimoramento da condutividade de nanofios de grande área, alta uniformidade e padronizada.

O grupo de pesquisa do professor Xuan-Ming Duan do Instituto de Tecnologia Fotônica da Universidade de Jinan e o grupo de pesquisa do professor Mei-Ling Zheng do Instituto de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências propuseram em conjunto um método óptico para melhorar a condutividade elétrica dos Ag NWs por nanosoldagem a laser aprimorada por plasmon (PLNS) (Figura 1a). Este método usa habilmente as características estruturais de Ag NWs fabricados por FsLDW. Os NWs são compostos por agregados de NPs reduzidos pelo efeito de absorção multifóton, e os plasmons "hot-spots" são gerados entre os NPs sob irradiação a laser (Figura 1b, c). A conexão ou soldagem local de Ag NPs à temperatura ambiente é alcançada por efeito fototérmico aprimorado por plasmon, o que pode aumentar significativamente a área de contato entre Ag NPs e melhorar a condutividade de NWs. Ao contrário do recozimento de aquecimento tradicional, a parte de aquecimento deste método está localizada apenas próximo ao ponto quente, o que não causará danos térmicos ao substrato (Figura 1d, e).

Esta tecnologia de nanosoldagem a laser não requer pós-processamento complicado e aumenta diretamente a condutividade do eletrodo Ag NWs fabricado por FsLDW. Um estudo mais aprofundado da influência da densidade de potência do laser e do tempo de nanosoldagem na condutividade de Ag NWs mostra que a resistência de Ag NWs diminui significativamente com o aumento da densidade de potência do laser ou tempo de nanosoldagem. Conforme mostrado na Figura 2a, b, o aumento da condutividade tende a ser saturado. Isso ocorre porque os NPs e nanogaps disponíveis para nanosoldagem diminuem gradualmente à medida que o tempo de irradiação do laser aumenta. Sob as condições experimentais otimizadas, a densidade de potência do laser foi de 9,55 MW/cm ² e o tempo de nanosoldagem foi de 15 minutos. A condutividade máxima foi aumentada para 2,45×10 ⁷ S/m, que era 39 por cento do Ag a granel. Esta pesquisa fornece um método eficiente, controlável e de baixo custo para melhorar a condutividade de Ag NWs, e promove a aplicação de FsLDW de eletrodos Ag NWs como substratos ativos de SERS, eletrodos transparentes, capacitores, diodos emissores de luz e filmes solares de película fina. células.
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