Udvikling af verdens første funktionelle polymer nanotrådsfremstillingsteknologi ved hjælp af pulserende laserbestråling

Japanske forskere dyrkede selektivt polymer nanotråde ved kun at bruge bestråling med en pulserende laser, i et område, der er begrænset til bestrålingsområdet. Det lykkedes også at bibringe forskellige funktionaliteter til nanotrådene ved at dope med forskellige arter af nanomaterialer.

Polymer nanotråde har vigtige fordele til industrielle anvendelser sammenlignet med nanotråde fremstillet af uorganiske materialer. Fordi de er ekstremt fleksible og også er optisk gennemsigtige, bred anvendelse forventes inden for nye nanoenhedsområder såsom sensorer, lysemitterende enheder, optiske switchenheder, og andre. Imidlertid, det havde ikke været muligt at løse to problemer, der var forhindringer for praktisk anvendelse af nanodele ved hjælp af polymer -nanotråde. Det ene var behovet for at reducere størrelsen af ​​nanotråden væsentligt, og den anden var tilføjelse af forskellige dopemidler for at bibringe nye funktioner. I nærværende arbejde, NIMS-forskerne foreslog en ekstremt simpel metode, der kun brugte en pulserende laser, som er helt anderledes end den konventionelle fremstillingsmetode, og løste samtidig de ovennævnte to problemer.

Nanoenheder har tiltrukket sig opmærksomhed, fordi nye funktioner, der ikke var mulige med konventionelle enheder, kan opnås ved at udnytte kvantestørrelseseffekten, som først manifesteres, når størrelsen af ​​en enhed er reduceret til dens ultimative grænse. For at opnå kvantestørrelseseffekten, det er nødvendigt at forfine diameteren af ​​nanotråde ned til flere 10nm eller mindre. Forme bruges i den konventionelle nanotrådsfremstillingsteknik, men fremstilling ved denne metode havde været begrænset til forholdsvis tykke tråde med diametre på flere 100 nm. Desuden, med den konventionelle teknik, polymer nanotråde blev ekstraheret fra formen ved at ætse (opløse) formen med et stærkt kemisk middel, og det var kun muligt at bruge polymerer, der ikke ville blive beskadiget af kemikaliet.

I denne banebrydende forskning, NIMS-teamet udviklede en helt ny teknik, som er verdens første af slagsen, ved blot at bestråle en stærkt kontrolleret laser på materialet uden at bruge en form, derved får en nanotråd til at danne sig ved bestrålingspositionen, som om den vokser. Det var også muligt at bibringe forskellige funktioner til de dannede nanotråde, som havde været svært indtil nu, ved at tilsætte forskellige dopingmidler til udgangsmaterialet.

Fordi denne nyudviklede funktionelle polymer nanotrådsfremstillingsteknik kan anvendes på vilkårlige funktionelle nanomaterialer og forskellige polymerer efter behov, praktisk anvendelse af de funktionelle polymermaterialer opnået ved denne metode forventes i fremtiden inden for områder som ledninger til fleksible substrater af smartphones, hvor der forventes en stadig mere aktiv udvikling, og i fleksible materialer med høj magnetisk permeabilitet i antenner til bærbare elektroniske enheder, hvor miniaturisering er påkrævet.