I ricercatori giapponesi hanno coltivato selettivamente nanofili polimerici usando solo l'irradiazione con un laser a impulsi, in una regione limitata all'area di irradiazione. Sono anche riusciti a conferire diverse funzionalità ai nanofili drogandosi con varie specie di nanomateriali.

I nanofili polimerici presentano importanti vantaggi per le applicazioni industriali rispetto ai nanofili realizzati con materiali inorganici. Poiché sono estremamente flessibili e sono anche otticamente trasparenti, è prevista un'ampia applicazione nei nuovi campi dei nanodispositivi come sensori, dispositivi emettitori di luce, dispositivi di commutazione ottica, e altri. Però, non era stato possibile risolvere due problemi che ostacolavano l'applicazione pratica dei nanodispositivi utilizzando nanofili polimerici. Uno era la necessità di ridurre sostanzialmente le dimensioni del nanofilo, e l'altro era l'aggiunta di vari droganti per impartire nuove funzioni. Nel presente lavoro, i ricercatori del NIMS hanno proposto un metodo estremamente semplice utilizzando solo un laser pulsato, che è completamente diverso dal metodo di fabbricazione convenzionale, e contemporaneamente risolto i due problemi sopra menzionati.

I nanodispositivi hanno attirato l'attenzione perché nuove funzioni che non erano possibili con i dispositivi convenzionali possono essere ottenute utilizzando l'effetto dimensione quantistica, che si manifesta per la prima volta quando la dimensione di un dispositivo è ridotta al suo limite ultimo. Per ottenere l'effetto di dimensione quantistica, è necessario affinare il diametro dei nanofili fino a diversi 10 nm o meno. Gli stampi sono utilizzati nella tecnica convenzionale di fabbricazione dei nanofili, ma la fabbricazione con questo metodo era stata limitata a fili relativamente spessi con diametri di diversi 100 nm. Per di più, con la tecnica convenzionale, i nanofili polimerici sono stati estratti dallo stampo incidendo (dissolvendo) lo stampo con un forte agente chimico, ed era possibile utilizzare solo polimeri che non sarebbero stati danneggiati dalla sostanza chimica.

In questa ricerca pionieristica, il team NIMS ha sviluppato una tecnica completamente nuova, che è il primo al mondo nel suo genere, semplicemente irradiando sul materiale un laser altamente controllato senza utilizzare uno stampo, provocando così la formazione di un nanofilo nella posizione di irradiazione come se crescesse. È stato anche possibile impartire diverse funzioni ai nanofili formati, che era stato difficile fino ad ora, aggiungendo vari droganti al materiale di partenza.

Poiché questa tecnica di fabbricazione di nanofili polimerici funzionali di nuova concezione può essere applicata a nanomateriali funzionali arbitrari e polimeri diversi, se necessario, l'applicazione pratica dei materiali polimerici funzionali ottenuti con questo metodo è prevista in futuro in campi come il cablaggio per substrati flessibili di smartphone, dove si prevede uno sviluppo sempre più attivo, e in materiali flessibili ad alta permeabilità magnetica in antenne per dispositivi elettronici portatili, dove è richiesta la miniaturizzazione.