Strakt gummi tilbyder en enklere metode til at samle nanotråde

(PhysOrg.com) - Forskere ved North Carolina State University har udviklet en billig og nem metode til at samle nanotråde, kontrollere deres justering og tæthed. Forskerne håber, at resultaterne vil fremme yderligere forskning i en række enhedsapplikationer ved hjælp af nanotråde, fra nanoelektronik til nanosensorer, især på ukonventionelle underlag som gummi, plastik og papir.

"Alignment er et kritisk første skridt for at udvikle enheder, der bruger nanotråde, " siger Dr. Yong Zhu, en assisterende professor i mekanik og rumfartsteknik ved NC State og medforfatter til et papir, der beskriver forskningen. "Forhåbentlig vil vores enkle og omkostningseffektive metode lette forskningen på dette område."

At justere nanotråde er udfordrende, fordi når de er skabt, brugeren står over for et væld af tilfældigt orienterede nanoskala ledninger, der er, Per definition, utrolig lille. For eksempel, nanotrådene er mellem 10 og 100 nanometer i diameter, hvorimod et hvidt blodlegeme er cirka 10, 000 nanometer i diameter. Før nogen praktiske anvendelser kan forfølges, brugeren skal samle nanotrådene på en overskuelig måde. Specifikt, brugere skal justere nanotrådene i en fælles retning og definere deres tæthed - hvilket betyder antallet af nanotråde i et givet område. Styring af både justering og tæthed kaldes almindeligvis at "samle" nanotrådene.

I den nye metode, Zhus team deponerede nanotrådene på et strakt gummisubstrat, og løsnede derefter spændingen på underlaget. Da nanotrådene lagde sig, de rettede sig ind i en ret vinkel til, hvor spændingen kom fra. Forestil dig et gummibånd, der strækkes mod øst og vest. Hvis nanotråde blev placeret på gummibåndet, og båndet fik lov til at snappe tilbage til sin oprindelige form, nanotrådene ville være orienteret mod nord og syd. Jo mere gummiunderlaget strækkes, jo mere justeret vil nanotrådene være, og jo større nanotrådstæthed vil være.

Tidligere forskning har præsenteret en række andre metoder til at samle nanotråde. Men den nye metode byder på en række klare fordele. "Vores metode er omkostningseffektiv, " siger Feng Xu, en ph.d. studerende, der arbejder på dette projekt, "fordi det er så enkelt. Det kan også bruges til nanotråde syntetiseret ved forskellige metoder eller behandlet under forskellige forhold, for eksempel, sølv nanotråde syntetiseret i opløsning og silicium nanotråde syntetiseret ved damp-væske-fast-metoden, som demonstreret i vores arbejde." den nye metode kan bruges sammen med tidligere metoder for at opnå endnu bedre nanotrådssamling.

Brugen af ​​et gummisubstrat i denne metode letter brede forsknings- og fremstillingssektorer. For eksempel, et nøgleelement i forskning i strækbar nanoelektronik involverer at justere nanotråde på et strækbart gummisubstrat. Tilsvarende gummi er også det materiale, der bruges som "stempler" i transfertryk - en kritisk fremstillingsmetode, der bruges til fremstilling af nanoenheder på forskellige substrater lige fra silicium til glas til plast.

Zhu bemærker, at det indledende trin i metoden, når nanotrådene først afsættes på strakt gummi, giver nogle gange en inkonsekvent grad af nanotrådsjustering. Holdet arbejder i øjeblikket på at forstå den grundlæggende grænseflademekanik - inklusive adhæsion og statisk friktion - mellem nanotråde og gummisubstrater, hvilket forventes at føre til en bedre kontrol af montageprocessen og dermed et højere udbytte af nanotrådssamlingen.