今天的納米級(jí)技術(shù)已經(jīng)足夠復(fù)雜，可以應(yīng)用于無數(shù)有用的設(shè)備，從觸摸屏設(shè)備和家用電器中的傳感器到可以監(jiān)測(cè)我們血液、肌肉運(yùn)動(dòng)、呼吸和脈搏中的化學(xué)水平的可穿戴生物傳感器。此外，還有用于精密設(shè)備的技術(shù)，例如高分辨率掃描探針顯微鏡，使人們不僅可以在原子水平上可視化表面，甚至可以看到單個(gè)原子本身。

這些設(shè)備通常使用通過將導(dǎo)電材料的薄涂層施加到玻璃或陶瓷基板上而制成的電極。然而，這些類型的電極易碎且缺乏靈活性，并且它們可能涉及昂貴且有限的材料以及困難的制造方法。

一種備受關(guān)注的替代材料是銀納米線;這些線材的直徑非常小(小至千分之一毫米)，可以制成各種橫截面形狀和配置。它們的導(dǎo)電性也無與倫比，具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性，并且可以很容易地用現(xiàn)成的材料合成。這些品質(zhì)和銀納米線的多功能性使它們不僅對(duì)許多常用電子設(shè)備特別有吸引力，而且對(duì)柔性電子產(chǎn)品的創(chuàng)新尤其有吸引力，例如柔性手機(jī)和平板電腦、廉價(jià)的太陽能電池板或可以制造在壁紙或衣服上的太陽能電池。

銀納米線已成功用作各種電子設(shè)備的電極;然而，由于它們?nèi)菀资艿綗?、光和濕氣的腐蝕作用，它們的商業(yè)用途受到了阻礙。這種腐蝕會(huì)導(dǎo)致納米線表面出現(xiàn)凹坑和孔洞或“蝕刻”，從而對(duì)其電氣、機(jī)械和光學(xué)特性產(chǎn)生負(fù)面影響。蝕刻可能對(duì)基于銀納米線的器件性能非常有害，甚至可能導(dǎo)致它們的故障。

之前已經(jīng)嘗試在銀納米線周圍制造保護(hù)殼。在一次嘗試中，將薄聚合物沉積到基板上作為納米線屏障。保護(hù)性薄金屬或碳?xì)ひ惨焉L到納米線的表面。這增加了用作透明電極的銀納米線的壽命和性能;然而，外殼表面缺乏更高精度設(shè)備所需的均勻平滑度。

寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所 (TIBI) 的研究人員已成功開發(fā)出一種在銀納米線周圍制造超薄殼的方法，從而具有出色的穩(wěn)定性和有效性。

由于其耐熱、耐光和防潮，他們首先選擇黃金作為保護(hù)殼。它的結(jié)構(gòu)也類似于銀，這有助于在銀納米線表面上生長超薄金層。然而，有一個(gè)警告：可能存在帶電的金原子，它們可以與銀本身發(fā)生反應(yīng)，形成孔或孔，這顯然是有問題的。TIBI 團(tuán)隊(duì)通過選擇一種化學(xué)物質(zhì)與帶電的金原子絡(luò)合來解決這個(gè)問題;這有效地抑制了孔的形成。

該團(tuán)隊(duì)接下來開發(fā)了一種室溫、基于解決方案的制造方法，該方法提供了簡單的設(shè)置和直接、可擴(kuò)展的步驟。此外，他們的方法允許調(diào)整反應(yīng)時(shí)間和混合物以控制沉積的金層的厚度。

他們通過混合溶液并允許納米線生長和結(jié)晶來合成銀納米線。然后引入含有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的化學(xué)物質(zhì)以消除蝕刻并有助于金層的平滑沉積的金溶液。他們還優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件以提高納米線的化學(xué)穩(wěn)定性。

由此產(chǎn)生的銀納米線具有明確的三個(gè)納米厚的金涂層，具有光滑的表面，沒有蝕刻。他們還表現(xiàn)出穩(wěn)定的銀-金界面，這對(duì)于保持納米線的光學(xué)和電學(xué)特性是必不可少的。

“在設(shè)計(jì)一種有效的方法來增加基于銀納米線的器件的壽命時(shí)，我們考慮了所有可能的挑戰(zhàn)，”該項(xiàng)目的第一作者 Yangzhi Zhu 博士說。“我們的數(shù)據(jù)清楚地表明，我們能夠針對(duì)這些挑戰(zhàn)制定有效的解決方案。”

TIBI 團(tuán)隊(duì)隨后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估鍍金和未經(jīng)處理的銀納米線的耐用性。當(dāng)納米線暴露在空氣中時(shí);未涂覆的銀納米線在 10 天后變得嚴(yán)重?fù)p壞和惡化。即使在六個(gè)月后，鍍金的納米線仍保持不變。在兩種納米線都暴露于過氧化氫和鈉緩沖鹽水浸泡的破壞作用后，獲得了類似的結(jié)果。

在柔性透明電極的性能測(cè)試中，兩條納米線都暴露在高溫和高濕下;未涂覆的納米線在 12 天后失效，但涂覆金的銀納米線的性能可與性能最佳的商業(yè)納米線相媲美。

在光學(xué)器件的性能測(cè)試中，鍍金納米線在 21 天時(shí)表現(xiàn)出高性能。相比之下，未經(jīng)處理的銀納米線在一周內(nèi)表現(xiàn)出降低的效率并最終失敗。此外，測(cè)試表明金殼沒有引入額外的背景噪音。

在同一時(shí)間范圍內(nèi)，在高分辨率掃描探針顯微鏡下測(cè)試時(shí)，鍍金納米線表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)果，提供堅(jiān)定不移的高質(zhì)量圖像。相比之下，未經(jīng)處理的納米線的圖像質(zhì)量逐漸下降，直到發(fā)生器件故障。這些都是顯著的成就，因?yàn)檫@種類型的顯微鏡涉及高水平的機(jī)械應(yīng)力，納米線穩(wěn)定性至關(guān)重要。

TIBI 董事兼首席執(zhí)行官 Ali Khademhosseini 博士說：“在無數(shù)設(shè)備中使用銀納米線有很多優(yōu)勢(shì)，因此提高它們的性能和耐用性的能力會(huì)產(chǎn)生很大的影響。” “我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而設(shè)計(jì)的方法體現(xiàn)了我們研究所工作的質(zhì)量。”

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