Suomessakin kehitellään joustavia näyttöjä. Kuva: Sirpa Räihä / HS
Suomessakin kehitellään joustavia näyttöjä. Kuva: Sirpa Räihä / HS

Nanolangat venyvät jopa kolminkertaiseen pituuteen ja palaavat muotoonsa.

Taipuisasta elektroniikasta – kuten ranteen ympärille kietaistavista puhelimista – haaveillaan, mutta vaikeutena on löytää tarpeeksi joustavia materiaaleja. Uusi tutkimus on löytänyt sellaisia.

Kun mennään tarpeeksi pieneen mittakaavaan, tutuilla alkuaineilla on erikoisia ominaisuuksia. Alle 40 nanometrin paksuiset hopealangat ovat sekä joustavia että kestäviä, havaitsivat yhdysvaltalaisen Vermontin yliopiston tutkijat. Yksi nanometri on millimetrin miljoonasosa.

Tutkijat tarkastelivat näitä erittäin ohuita lankoja elektronimikroskoopilla ja mallinsivat aineen ominaisuuksia supertietokoneella. 40 nanometriin asti hopealangat käyttäytyvät kuin metallin odottaisikin käyttäytyvän.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Tätä pienemmässä mitassa alkaa kuitenkin tapahtua kummia.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

”Hopeasta tulee hyytelömäistä ja puristettaessa pehmeää. Sitten se palautuu hitaasti muotoonsa”, kuvaa tutkimukseen osallistunut konetekniikan professori Frederic Sansoz Vermontin yliopistosta.

Aiemmin on tiedetty, että hopea käyttäytyy näin alle kymmenen nanometrin mittakaavassa. Se ei ole kuitenkaan kovin lujaa. Nyt tutkijat kiinnittivät huomiota 10–40 nanometrin luokkaan. Tässä paksuudessa hopeisten nanolankojen ominaisuudet näyttäisivät olevan parhaimmillaan. Ne joustavat yhtä hyvin kuin ohuemmat langat, mutta ovat myös lujia.

”Kun lankaa vetää, sen pintaan tulee pieniä vaurioita, mutta atomien diffuusio korjaa pinnan. Aine venyy ja venyy jopa kolminkertaiseen pituuteen”, Sansoz kertoo.

Kyse on hopea-atomien kiderakenteen erikoisesta ominaisuudesta. Kun lanka on vain muutaman sadan atomin paksuinen, suurin osa atomeista on langan pinnalla. Niiden diffuusio tai liike kiderakenteessa mahdollistaa sen, että hopea käyttäytyy lähes nestemäisesti huoneenlämmössä.

Teollisuus on ollut pitkään kiinnostunut nanolankojen sovelluksista elektroniikassa, mutta Sansozin mukaan aiemmin ei ole tiedetty, minkä vahvuinen lanka olisi parasta. Sopivasta nanolangasta voisi tehdä sähköä johtavan, valoa läpäisevän ja taipuisan verkon, joka voisi mahdollistaa esimerkiksi taipuisat kännykät.

Suomessakin erilaisten nanolankojen ominaisuuksia tutkitaan esimerkiksi Aalto-yliopistossa.

Tutkimuksen julkaisi Nature Materials.

Sisältö jatkuu mainoksen alla