Shrinky Dinks lukker hullet for nanotråde

(Phys.org) —Hvordan lægger du et puslespil sammen, når brikkerne er for små til at samle op? Skrump afstanden mellem dem.

Ingeniører ved University of Illinois i Urbana-Champaign bruger Shrinky Dinks, plast, der krymper under høj varme, at lukke hullet mellem nanotråde i en matrix for at gøre dem nyttige til højtydende elektronikapplikationer. Gruppen offentliggjorde sin teknik i tidsskriftet Nano bogstaver .

Nanotråde er ekstremt hurtige, effektive halvledere, men for at være nyttig til elektronikapplikationer, de skal pakkes sammen i tætte arrays. Forskere har kæmpet for at finde en måde at sætte et stort antal nanotråde sammen, så de er justeret i samme retning og kun et lag tykt.

"Kemikere har allerede gjort et strålende stykke arbejde med at få nanotråde til at udvise meget høj ydeevne. Vi har bare ikke en måde at sætte dem ind i et materiale, som vi kan håndtere, "sagde studieleder SungWoo Nam, professor i mekanisk videnskab og teknik ved U. of I. "Med den svindende tilgang, mennesker kan lave nanotråde og nanorør ved hjælp af enhver metode, de kan lide, og bruge den krympende handling til at komprimere dem til en højere densitet. "

Forskerne placerer nanotråde på Shrinky Dinks -plasten, som de ville gøre for ethvert andet substrat, men derefter krympe det for at bringe ledningerne meget tættere sammen. Dette giver dem mulighed for at oprette meget tætte arrays af nanotråde i en enkel, fleksibel og meget kontrollerbar måde.

Den krympende metode har den ekstra bonus at bringe nanotråde i overensstemmelse, når de stiger i tæthed. Nams gruppe demonstrerede, hvordan selv ledninger mere end 30 grader off-kilter kan bringes i perfekt overensstemmelse med deres naboer efter krympning.

"Der sker samling på samme tid som tætheden stiger, "Nam sagde, "så selvom ledningerne er samlet i en desorienteret retning, kan vi stadig bruge denne fremgangsmåde."

Plasten klemmes fast inden bagning, så den kun krymper i en retning, så ledningerne pakkes sammen, men ikke spænder. Spænding forskellige steder kan lede arrays til interessante formationer, ifølge Nam. Forskerne kan også kontrollere, hvor tæt trådene pakker ved at variere den tid plasten opvarmes. De undersøger også ved hjælp af lasere til præcist at krympe plasten i bestemte mønstre.

Nam havde først ideen om at bruge Shrinky Dinks -plastik til at samle nanomaterialer efter at have set en mikrofluidikaenhed, der brugte kanaler lavet af krympende plastik. Han indså, at den høje grad af krympning og de lave omkostninger ved plastik kunne have en enorm indflydelse på nanotråds samling og behandling til applikationer.

"Jeg er interesseret i dette koncept om at syntetisere nye materialer, der er samlet fra nanoskala byggesten, "Sagde Nam." Du kan oprette nye funktioner. For eksempel, eksperimenter har vist, at film lavet af pakkede nanotråde har egenskaber, der adskiller sig en del fra en krystal tynd film. "

En applikation, gruppen nu udforsker, er en tyndfilmssolcelle, lavet af tæt pakket nanotråde, der kunne høste energi fra lys meget mere effektivt end traditionelle tyndfilms solceller.