(PhysOrg.com) -- I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un metodo semplice ed economico per assemblare nanocavi, controllandone l'allineamento e la densità. I ricercatori sperano che i risultati favoriscano ulteriori ricerche su una gamma di applicazioni per dispositivi che utilizzano nanofili, dalla nanoelettronica ai nanosensori, soprattutto su substrati non convenzionali come gomma, plastica e carta.
"L'allineamento è un primo passo fondamentale per lo sviluppo di dispositivi che utilizzano nanofili, "dice il dottor Yong Zhu, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State e coautore di un articolo che descrive la ricerca. "Speriamo che il nostro metodo semplice ed economico faciliterà la ricerca in questo campo".
L'allineamento dei nanofili è impegnativo perché, quando vengono creati, l'utente si trova di fronte a una profusione di cavi su nanoscala orientati casualmente che sono, per definizione, incredibilmente piccolo. Per esempio, i nanofili hanno un diametro compreso tra 10 e 100 nanometri, considerando che un globulo bianco è circa 10, 000 nanometri di diametro. Prima che qualsiasi applicazione pratica possa essere perseguita, l'utente deve assemblare i nanofili in modo ordinato. Nello specifico, gli utenti devono allineare i nanofili in una direzione comune e definire la loro densità, ovvero il numero di nanofili in una determinata area. Il controllo sia dell'allineamento che della densità è comunemente chiamato "assemblaggio" dei nanofili.
Nel nuovo metodo, Il team di Zhu ha depositato i nanofili su un substrato di gomma allungata, e poi rilasciato la tensione sul substrato. Quando i nanofili si sono stabilizzati, si sono allineati ad angolo retto rispetto al punto da cui proveniva la tensione. Immaginate un elastico che viene allungato a est ea ovest. Se i nanofili sono stati posizionati sull'elastico, e la fascia è stata autorizzata a tornare alla sua forma originale, i nanofili sarebbero orientati a nord ea sud. Più il substrato di gomma è allungato, più allineati saranno i nanofili, e maggiore sarà la densità dei nanofili.
La ricerca precedente ha presentato una serie di altri metodi per assemblare i nanofili. Ma il nuovo metodo offre una serie di vantaggi distinti. "Il nostro metodo è conveniente, "dice Feng Xu, un dottorato di ricerca studente che lavora a questo progetto, "perché è così semplice. Può essere utilizzato anche per nanofili sintetizzati con metodi diversi o elaborati in condizioni diverse, ad esempio, nanofili d'argento sintetizzati in soluzione e nanofili di silicio sintetizzati con il metodo vapore-liquido-solido, come dimostrato nel nostro lavoro." Inoltre, il nuovo metodo può essere utilizzato insieme ai metodi precedenti per ottenere un assemblaggio dei nanocavi ancora migliore.
L'uso di un substrato di gomma in questo metodo facilita ampi settori della ricerca e della produzione. Per esempio, un elemento chiave della ricerca sulla nanoelettronica estensibile riguarda l'allineamento dei nanofili su un substrato di gomma estensibile. Allo stesso modo, la gomma è anche il materiale utilizzato come "timbri" nella stampa transfer, un metodo di fabbricazione fondamentale utilizzato nella produzione di nanodispositivi su diversi substrati che vanno dal silicio al vetro alla plastica.
Zhu osserva che la fase iniziale del metodo, quando i nanofili vengono depositati per la prima volta sulla gomma tesa, a volte produce un grado incoerente di allineamento dei nanocavi. Il team sta attualmente lavorando per comprendere i meccanismi fondamentali dell'interfaccia, tra cui l'adesione e l'attrito statico, tra nanofili e substrati di gomma, che dovrebbe portare a un migliore controllo del processo di assemblaggio e quindi a una resa maggiore dell'assemblaggio del nanofilo.
