La sonda riscaldata di un microscopio a forza atomica fonde un composito di nanoparticelle-polimero permettendogli di fluire su una superficie. Il nanocomposito può essere utilizzato così com'è o le nanoparticelle rilasciate con un plasma di ossigeno. (Immagine per gentile concessione di UIUC e NRL.)
(PhysOrg.com) -- Gli scienziati del Naval Research Laboratory e dell'Università dell'Illinois-Urbana Champaign hanno recentemente segnalato una nuova tecnica per scrivere direttamente compositi di nanoparticelle e polimeri.
Gli ultimi anni hanno visto progressi significativi nelle proprietà raggiunte da entrambi questi materiali, e così i ricercatori hanno iniziato a fondere questi materiali in nanocompositi che accedono alle proprietà di entrambi i materiali. Formare questi nanocompositi in strutture è stato complicato poiché ogni nanocomposito richiederebbe un particolare insieme di solventi o un particolare rivestimento superficiale. Risolvere questo problema, il team di NRL e UIUC ha sviluppato un mezzo generico per depositare molti nanocompositi su più superfici con precisione su scala nanometrica. Nanoparticelle metalliche che conducevano, minuscole nanoparticelle magnetiche, e nanoparticelle che brillavano, sono stati tutti depositati utilizzando questa tecnica.
La tecnica si basa sul lavoro precedente utilizzando sonde di microscopia a forza atomica (AFM) come penne per produrre modelli su scala nanometrica. La miscela polimero-nanocomposito è rivestita sulla sonda. Quando la sonda è riscaldata, si comporta come un saldatore in miniatura per depositare il nanocomposito. "Questa tecnica semplifica enormemente la deposizione di nanocompositi, " ha detto Paul E. Sheehan, capo della sezione Surface Nanoscience e Sensor Technology presso NRL a Washington, D.C. "Non devi più passare sei mesi a modificare la chimica della superficie o del nanocomposito per ottenere la deposizione".
La tecnica risolve anche un problema comune quando si depositano materiali morbidi come polimeri e nanocompositi. I solventi e le procedure di modellazione per depositare materiali morbidi possono danneggiare qualsiasi materiale morbido già depositato. Di conseguenza, può essere abbastanza difficile depositare molti materiali diversi di questo tipo. "La nostra capacità di controllare le fonti di calore su scala nanometrica consente l'elaborazione termica locale di questi nanocompositi, "dice William King, Kritzer Faculty Scholar presso il Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign. Questo apre una porta alla scrittura diretta di strutture altamente complesse.
Sebbene le nanoparticelle fossero tipicamente disperse in tutto il nanocomposito, i ricercatori hanno scoperto che regolando la chimica delle nanoparticelle potevano forzare l'allineamento delle nanoparticelle. "Con la giusta chimica, le forze nel polimero guideranno le nanoparticelle in file sottili." Sono state scritte righe di nanoparticelle larghe meno di 10 nm, più stretto di qualsiasi altra tecnica di scrittura diretta. La stringa di nanoparticelle magnetiche dovrebbe essere utile per studiare le interazioni magnetiche alle scale più piccole. "Combinando con la nostra tecnica nanolitografica, queste minuscole nanostrutture magnetiche possono essere aggiunte agli attuali dispositivi elettronici o MEMS per migliorarne le capacità". dice Woo Kyung Lee. "Queste capacità e quelle degli altri nanocompositi possono trovare nuove applicazioni dalla microelettronica ai dispositivi biomedici".
La tecnica è stata pubblicata il 13 gennaio, 2010, nel diario Nano lettere . La ricerca è stata sponsorizzata dalla Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
