Ciuffi di nanofili estremamente piccoli in questa immagine vengono catturati con l'aiuto di un microscopio elettronico. Il modello di aggregazione, che si verifica a causa della tensione superficiale durante il processo di fabbricazione, limita l'utilità dei fili, che sono visti come un probabile elemento centrale di una microelettronica più potente, celle solari, batterie e strumenti medici.
(PhysOrg.com) -- La tensione superficiale non è una forza molto potente, ma è importante per le piccole cose - insetti acquatici, dipingere, e, si scopre, nanofili.
I nanofili sono così piccoli che un capello umano li farebbe impallidire:alcuni hanno un diametro di 150 miliardesimi di metro. A causa delle loro piccole dimensioni, la tensione superficiale che si verifica durante il processo di fabbricazione li unisce, limitandone l'utilità. Questo è un problema perché i fili sono visti come un potenziale elemento centrale di una nuova e più potente microelettronica, celle solari, batterie e strumenti medici.
Ma in un articolo sul giornale Materiali e interfacce applicati ACS ora in linea, un ricercatore di ingegneria dell'Università della Florida afferma di aver trovato una soluzione economica.
Kirk Ziegler, un assistente professore di ingegneria chimica, detti nanofili sono oggi più spesso realizzati con un processo che prevede l'immersione dei fili.
Una volta completato, ogni filo dovrebbe sporgere uno accanto all'altro da una superficie piana, come le setole di uno spazzolino lillipuziano. Ma Ziegler ha detto che i fili sono così piccoli e così flessibili che la tensione superficiale li raggruppa quando essiccati.
I produttori utilizzano pressioni estremamente elevate per ridurre la tensione superficiale, ma Ziegler ha detto che il processo è difficile, costoso e non favorevole alla produzione su larga scala.
Ziegler e Justin Hill, che si laureerà alla UF con un dottorato in ingegneria chimica quest'estate, si resero conto che avevano bisogno di introdurre una forza che contrastasse quella della tensione superficiale. Hanno escogitato un processo abbastanza semplice da essere realizzabile con una batteria da nove volt. I ricercatori applicano una carica elettrica alle nanostrutture durante il processo di fabbricazione, caricando ogni minuscolo filo e facendolo respingere il suo vicino.
"Mentre i due nanofili si tirano l'uno verso l'altro a causa della tensione superficiale, le cariche simili alle punte agiscono per allontanarle, " Ha detto Ziegler. "L'obiettivo è ottenere una forza netta zero sulla struttura, quindi i nanofili stanno dritti."
Test di superfici di dimensioni di vetrini da microscopio, ciascuno contenente trilioni di nanofili, dimostrato che la procedura previene efficacemente l'aggregazione, ha detto Ziegler.
In questa immagine catturata con l'ausilio di un microscopio elettronico, i nanofili si ergono in piedi come risultato di un nuovo processo sviluppato dai ricercatori di ingegneria chimica dell'Università della Florida. Gli ingegneri applicano una carica elettrica alla nanostruttura durante il processo di fabbricazione, caricando ogni filo e facendogli respingere il vicino, contrastare la forza opposta indotta dalla tensione superficiale. I ricercatori dicono che il processo è poco costoso e semplice, un passo avanti per rendere i nanofili un componente più comune dell'elettronica, dispositivi medici e celle solari.
I nanofili non hanno finora trovato ampie applicazioni commerciali, ma Ziegler ha detto che quando gli ingegneri imparano a crearli e manipolarli, potrebbero essere alla base di celle e batterie solari molto più efficienti perché forniscono più superficie e migliori proprietà elettriche.
"Essere in grado di impacchettare una maggiore densità di nanofili ti dà una superficie molto più alta, così inizi a generare una maggiore densità di energia, " Egli ha detto.
Ziegler ha affermato che anche gli ingegneri biomedici sono interessati a utilizzare i fili per aiutare a fornire farmaci alle singole cellule, o per ostacolare o incoraggiare la crescita delle singole cellule. L'Università della Florida ha richiesto un brevetto sul processo, Ha aggiunto.
