Síntese de nanofios de prata pelo método poliol

Abstract

Com o desenvolvimento de novos dispositivos optoeletrônicos flexíveis, como OLEDs e células solares, há a necessidade de substituir o óxido de índio e estanho (ITO) como eletrodo transparente, pois ele é quebradiço, não mantendo a sua condutividade quando flexionado. O estudo de novos eletrodos condutores, transparentes e flexíveis, estimulou o avanço da síntese de nanofios de prata para fazer filmes condutores que substituam o ITO. Os nanofios de prata sintetizados pelo método poliol possuem a vantagem de poderem ser produzidos em larga escala. Porém, as suas dimensões precisam ser controladas de forma que os nanofios sintetizados tenham uma razão de aspecto alto (razão entre comprimento e diâmetro), já que nanofios com comprimentos longos e diâmetros pequenos mostram ter propriedades tanto condutoras como transparentes na região da luz visível. Para tanto, se faz necessário entender o mecanismo de síntese e os diferentes parâmetros do processo poliol que influenciam a morfologia final dos nanofios, como a razão molar entre o polímero poli(N-vinilpirrolidona), chamado de PVP, e o precursor de íons prata, AgNO3. Neste trabalho, foram feitas duas sínteses de nanofios de prata pelo método poliol; na primeira foi utilizando uma razão molar entre AgNO3 e PVP de 0,58, e, na segunda, de 0,83. As nanoestruturas sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram feitos dois filmes com os nanofios da primeira síntese, o primeiro com concentração de nanofios de 3,8 mg/mL e, o segundo, com 1,9 mg/mL. O desempenho dos filmes em relação à condutividade elétrica e transparência foram caracterizados através das medições da resistência de folha e da transmitância em 550 nm. As resistências de folha dos filmes tiveram valores de aproximadamente 10 Ω/quadrado, porém a transmitância obtida foi de 57% para o primeiro filme e de 66,8% para o segundo. Estes valores de transmitância estão aquém do necessário para o filme ser transparente, apesar de a resistência de folha ser tão baixa quanto à do ITO.

With the development of new flexible optoelectronic devices, such as OLEDs and solar cells, there is a need to replace indium tin oxide (ITO) as a transparent electrode, as it is brittle, not maintaining its conductivity when flexed. The study of new conductive and transparent electrodes that are also flexible, stimulated the advancement of the synthesis of silver nanowires to make conductive films that replace ITO. Silver nanowires synthesized by the polyol method have the advantage that they can be made on a large scale. However, their dimensions need to be controlled so that the synthesized nanowires have a high aspect ratio (length to diameter ratio), since nanowires with long lengths and small diameters have both conductive and transparent properties, in the region of visible light. Therefore, it is necessary to understand the synthesis mechanism and the different parameters of the polyol process that influence the final morphology of the nanowires, such as the molar ratio between the poly(N-vinylpyrrolidone), called PVP, and the precursor of silver ions, AgNO3. In this work, two syntheses of silver nanowires were made by the polyol method; in the first, a molar ratio between AgNO3 and PVP was 0.58, and in the second, 0.83. The synthesized nanostructures were characterized by scanning electron microscopy (SEM). Two films were made with the nanowires of the first synthesis, the first with a concentration of nanowires of 3.8 mg/mLand the second with 1.9 mg/mL. The performance of the films in relation to conductivity and transparency were characterized by measuring sheet resistance and transmittance at 550 nm. The sheet resistances of the films had a value of approximately 10 Ω / square, and the transmittance obtained was 57% for the first film, and 66.8% for the second. These transmittance values are below what is necessary for the film to be transparente, although the sheet resistance is comparable to that of the ITO.