I ricercatori del MIT hanno trovato un modo per controllare con precisione le forme dei fili submicroscopici depositati da una soluzione, utilizzando un metodo che consente di produrre interi dispositivi elettronici attraverso un processo a base di liquidi.

Il team ha dimostrato la tecnica producendo un array funzionale di diodi a emissione di luce (LED) costituito da nanofili di ossido di zinco in un singolo becher, invece dei diversi passaggi e dispositivi separati necessari per la produzione convenzionale. Sono stati in grado di farlo in condizioni relativamente favorevoli, con temperature moderate e senza necessità di vuoto.

A differenza delle strutture più grandi, con nanomateriali — quelli con dimensioni misurate in nanometri, o miliardesimi di metro:le differenze di forma possono portare a differenze drammatiche nel comportamento. “Per le nanostrutture, c'è un accoppiamento tra la geometria e le proprietà elettriche e ottiche, " spiega Brian Chow, un postdoc al MIT e coautore di un articolo che descrive i risultati che è stato pubblicato il 10 luglio sulla rivista Materiali della natura . “Essere in grado di mettere a punto la geometria è molto potente, "dice. Il sistema sviluppato da Chow e dai suoi colleghi può controllare con precisione il rapporto di aspetto (il rapporto tra lunghezza e larghezza) dei nanofili per produrre qualsiasi cosa, da lastre piatte a fili lunghi e sottili.

Esistono altri modi per realizzare tali nanofili, dice Chow. “Le persone hanno fatto un buon lavoro nel controllare la morfologia dei fili con altri mezzi:usando alte temperature, alta pressione, o elaborazione sottrattiva. Ma essere in grado di farlo in queste condizioni favorevoli è attraente, ” perché permette di integrare tali dispositivi con materiali relativamente fragili come polimeri e plastiche, lui dice.

Il controllo sulle forme dei fili è stato fino ad ora essenzialmente un processo per tentativi ed errori. “Stavamo cercando di scoprire qual è il fattore di controllo, " spiega Jaebum Joo PhD '10, chi era l'autore principale del documento.

La chiave risulta essere le proprietà elettrostatiche del materiale di ossido di zinco mentre cresce da una soluzione, hanno trovato. Diversi composti, quando aggiunto alla soluzione, si attaccano elettrostaticamente solo a determinate parti del filo - solo ai lati, o solo fino alle estremità, inibendo la crescita del filo in quelle direzioni. La quantità di inibizione dipende dalle proprietà specifiche dei composti aggiunti.

Mentre questo lavoro è stato svolto con nanofili di ossido di zinco - un materiale promettente ampiamente studiato dai ricercatori - gli scienziati del MIT ritengono che il metodo che hanno sviluppato per controllare la forma dei fili "può essere esteso a diversi sistemi di materiali, "Joo dice, forse incluso il biossido di titanio che è oggetto di indagine per dispositivi come le celle solari. Poiché le condizioni favorevoli di assemblaggio consentono di depositare il materiale su superfici plastiche, lui dice, potrebbe consentire lo sviluppo di pannelli di visualizzazione flessibili, Per esempio.

Ma ci sono anche molte potenziali applicazioni che utilizzano il materiale stesso di ossido di zinco, compresa la produzione di batterie, sensori, e dispositivi ottici. E il metodo di lavorazione ha "il potenziale per la produzione su larga scala, "dice Jo.

Il team spera anche di essere in grado di utilizzare il metodo per realizzare "dispositivi spazialmente complessi dal basso verso l'alto, da polimeri biocompatibili.” Questi potrebbero essere usati, Per esempio, per creare minuscoli dispositivi che potrebbero essere impiantati nel cervello per fornire sia il rilevamento che la stimolazione.

Oltre a Joo e Chow, la ricerca è stata condotta dallo studioso in visita Manu Prakesh, insieme ai professori associati di Media Lab Edward Boyden e Joseph Jacobson. È stato finanziato dal MIT Center for Bits and Atoms; il laboratorio multimediale del MIT; la Korea Foundation for Advanced Studies; Elettronica Samsung; l'Harvard Society of Fellows; il Wallace H. Coulter Early Career Award; il NARSAD Young Investigator Award; la Fondazione Nazionale della Scienza; e il New Innovator Award del direttore del NIH.