Systemet skaber on-demand nanorør skove, har potentielle industrianvendelser

Et system, der bruger en laser og elektrisk strøm til præcist at placere og justere kulstofnanorør, repræsenterer et potentielt nyt værktøj til at skabe elektroniske enheder ud af de små fibre.

Fordi kulstof nanorør har unikke termiske og elektriske egenskaber, de kan have fremtidige anvendelser inden for elektronisk køling og som enheder i mikrochips, sensorer og kredsløb. At være i stand til at orientere kulstofnanorørene i samme retning og præcist placere dem kunne tillade, at disse nanostrukturer bruges i sådanne applikationer.

Imidlertid, det er svært at manipulere noget så lille, at tusindvis af dem ville passe inden for diameteren af ​​en enkelt hårstrå, sagde Steven T. Wereley, en professor i maskinteknik ved Purdue University.

"En af de ting, vi kan gøre med denne teknik, er at samle kulstof nanorør, placere dem, hvor vi vil, og gøre dem til komplicerede strukturer, " han sagde.

Nye resultater fra forskning ledet af Purdue ph.d.-studerende Avanish Mishra er beskrevet i et papir, der er blevet vist online den 24. marts i tidsskriftet Mikrosystemer og nanoteknik , udgivet af Nature Publishing Group.

Teknikken, kaldet hurtig elektrokinetisk mønsterdannelse (REP), bruger to parallelle elektroder lavet af indiumtinoxid, et gennemsigtigt og elektrisk ledende materiale. Nanorørene er arrangeret tilfældigt, mens de er suspenderet i deioniseret vand. Påføring af et elektrisk felt får dem til at orientere lodret. Så opvarmer en infrarød laser væsken, frembringer en doughnut-formet hvirvel af cirkulerende væske mellem de to elektroder. Denne hvirvel gør forskerne i stand til at flytte nanorørene og omplacere dem.

"Når vi anvender det elektriske felt, de er umiddelbart orienteret lodret, og så når vi anvender laseren, det starter en hvirvel, der fejer dem ind i små nanorørskove, " sagde Wereley.

Forskningspapiret er forfattet af Mishra; Purdue kandidatstuderende Katherine Clayton; University of Louisville studerende Vanessa Velasco; Stuart J. Williams, en assisterende professor i maskinteknik ved University of Louisville og direktør for Integrated Microfluidic Systems Laboratory; og Wereley. Williams er tidligere doktorand ved Purdue.

Teknikken overvinder begrænsningerne ved andre metoder til at manipulere partikler målt på skalaen af ​​nanometer, eller milliardtedele af en meter. I dette studie, proceduren blev brugt til flervæggede kulstof nanorør, som er sammenrullede ultratynde plader af kulstof kaldet grafen. Imidlertid, ifølge forskerne, ved hjælp af denne teknik kan andre nanopartikler såsom nanotråde og nanorods placeres på samme måde og fikseres i lodret orientering.