Gadget geni

University of Akron forskere har udviklet nye materialer, der fungerer på en nanoskala, hvilket kunne føre til skabelsen af ​​lettere bærbare computere, slankere fjernsyn og skarpere smartphones visuelle skærme.

Kendt som "gigantiske overfladeaktive stoffer" - eller overfladefilm og flydende opløsninger - forskerne, ledet af Stephen Z. D. Cheng, dekan for UA's College of Polymer Science and Polymer Engineering, brugt en teknik kendt som nanomønster til at kombinere fungerende molekylære nanopartikler med polymerer for at bygge disse nye materialer.

De gigantiske overfladeaktive stoffer udviklet ved UA er store, ligner makromolekyler, alligevel fungerer de som molekylære overfladeaktive stoffer på nanoskala, siger Cheng. Resultatet? Nanostrukturer, der styrer størrelsen af ​​elektroniske produkter.

Nanomønster, eller selvsamlende molekylære materialer, er geniet bag det lille, let og hurtig verden af ​​moderne gadgets, og nu er det gået et kæmpe skridt frem takket være UA-forskerne, der siger, at disse nye materialer, når den er integreret i elektronik, vil muliggøre udviklingen af ​​ultralette, kompakte og effektive enheder på grund af deres unikke strukturer.

Under deres selvsamling, molekyler danner et organiseret litografisk mønster på halvlederkrystaller, til brug som integrerede kredsløb. Cheng forklarer, at disse selvsamlende materialer adskiller sig fra almindelige blokcopolymerer (en del af et makromolekyle, bestående af mange enheder, som har mindst én egenskab, som ikke er til stede i de tilstødende dele), fordi de organiserer sig på en kontrollerbar måde på molekylært niveau.

"IT-industrien vil have mikrochips, der er så små som muligt, så de kan fremstille mindre og hurtigere enheder, " siger Cheng, der også fungerer som R.C. Musson og Trustees professor i polymervidenskab ved UA.

Han påpeger, at den nuværende teknik kun kan producere en afstand på 22 nanometer, og kan ikke gå ned til de 10 nanometer eller mindre, der er nødvendige for at skabe små, dog mægtig, enheder. De gigantiske overfladeaktive stoffer, imidlertid, kan diktere mindre elektroniske komponenter.

"Det er præcis, hvad vi forfølger - selvsamlende materialer, der organiseres i mindre størrelser, sige, mindre end 20 eller endda 10 nanometer, " siger Cheng, svarer til 20 nanometer til 1/4, 000. diameteren af ​​et menneskehår.

Et internationalt team af eksperter, inklusive George Newkome, UA vicepræsident for forskning, dekan for ph.d.-skolen, og professor i polymervidenskab ved UA; Er-Qiang Chen fra Peking Universitet i Kina; Rong-Ming Ho fra National Tsinghua University i Taiwan; An-Chang Shi fra McMaster University i Canada; og flere doktor- og postdoc-forskere fra Chengs gruppe, har vist, hvordan velordnede nanostrukturer i forskellige stater, såsom i tynde film og i opløsning, tilbyde omfattende applikationer inden for nanoteknologi.

Holdets undersøgelse er fremhævet i en verserende patentansøgning gennem University of Akron Research Foundation og i en nylig tidsskriftsartikel "Giant surfactants give a alsidig platform for sub-10-nm nanostructure engineering" offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater.

"Disse resultater er ikke kun af ren videnskabelig interesse for den snævre gruppe af videnskabsmænd, men også vigtigt for en bred vifte af branchefolk, " siger Cheng, bemærker, at hans team tester virkelige applikationer inden for nanomønsterteknologier og håber at se kommercialisering i fremtiden.