En ny vej frem for nanokompositte nanostrukturer

(PhysOrg.com) - Forskere ved Naval Research Laboratory og University of Illinois-Urbana Champaign rapporterede for nylig om en ny teknik til direkte at skrive kompositter af nanopartikler og polymerer.

I de seneste år er der set betydelige fremskridt i egenskaberne opnået af begge disse materialer, og så forskere er begyndt at blande disse materialer til nanokompositter, der får adgang til egenskaberne af begge materialer. Det har været vanskeligt at danne disse nanokompositter til strukturer, da hver nanokomposit ville kræve et bestemt sæt opløsningsmidler eller en bestemt overfladebelægning. For at løse dette problem, NRL- og UIUC-teamet udviklede et generisk middel til deponering af mange nanokompositter på flere overflader med nanoskala-præcision. Metal nanopartikler, der ledede, små magnetiske nanopartikler, og nanopartikler der glødede, blev alle deponeret ved hjælp af denne ene teknik.

Teknikken bygger på tidligere arbejde ved at bruge atomkraftmikroskopi (AFM) prober som penne til at producere mønstre i nanometerskala. Polymer-nanokompositblandingen er coatet på sonden. Når sonden er opvarmet, det fungerer som et miniatureloddekolbe til at afsætte nanokompositten. "Denne teknik forenkler i høj grad nanokompositafsætning, " sagde Paul E. Sheehan, leder af Surface Nanoscience and Sensor Technology Section ved NRL i Washington, D.C. "Du behøver ikke længere bruge et halvt år på at justere kemien af ​​overfladen eller nanokomposit for at opnå aflejring."

Teknikken løser også et almindeligt problem ved aflejring af bløde materialer som polymerer og nanokompositter. Opløsningsmidlerne og mønsterfremgangsmåderne til afsætning af bløde materialer kan beskadige ethvert blødt materiale, der allerede er aflejret. Følgelig, det kan være ret svært at deponere mange forskellige sådanne materialer. "Vores evne til at kontrollere varmekilder i nanometerskala tillader lokal termisk behandling af disse nanokompositter, " siger William King, Kritzer Faculty Scholar i Department of Mechanical Science and Engineering ved University of Illinois Urbana-Champaign. Dette åbner en dør til direkte skrivning af meget komplekse strukturer.

Selvom nanopartiklerne typisk var spredt gennem nanokompositten, forskerne fandt ud af, at ved at justere nanopartikelkemien kunne de tvinge nanopartiklerne på linje. "Med den rigtige kemi, kræfterne i polymeren vil lede nanopartiklerne ind i tynde rækker." Rækker af nanopartikler mindre end 10 nm brede blev skrevet, smallere end nogen anden direkte skriveteknik. Strengen af ​​magnetiske nanopartikler skulle være nyttige til at studere magnetiske interaktioner på de mindste skalaer. "Ved at kombinere med vores nanolitografiske teknik kan disse små magnetiske nanostrukturer føjes til nuværende elektroniske eller MEMS-enheder for at forbedre deres muligheder." siger Woo Kyung Lee. "Disse egenskaber og de andre nanokompositter kan finde nye applikationer fra mikroelektronik til biomedicinske enheder."

Teknikken blev offentliggjort den 13. januar, 2010, i journalen Nano bogstaver . Forskningen blev sponsoreret af Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).