(Phys.org) —I componenti più piccoli diventano, più è difficile creare modelli in modo economico e riproducibile, secondo un team interdisciplinare di ricercatori della Penn State che, usando le onde sonore, può posizionare nanofili in schemi ripetibili per un potenziale utilizzo in una varietà di sensori, optoelettronica e circuiti su scala nanometrica.

"Ci sono modi per creare questi dispositivi con la litografia, ma è molto difficile creare modelli al di sotto dei 50 nanometri usando la litografia, " ha detto Tony Jun Huang, professore associato di ingegneria e meccanica, Penn State. "Ora è piuttosto semplice realizzare nanomateriali metallici utilizzando la chimica sintetica. Il nostro processo consente il trasferimento di modelli di matrici di questi nanomateriali su substrati che potrebbero non essere compatibili con la litografia convenzionale. Ad esempio, potremmo creare reti di fili e poi modellarli su matrici di cellule viventi".

I ricercatori hanno esaminato il posizionamento di nanofili metallici in soluzione su un substrato piezoelettrico. I materiali piezoelettrici si muovono quando viene applicata una tensione elettrica e creano una tensione elettrica quando vengono compressi.

In questo caso, i ricercatori hanno applicato una corrente alternata al substrato in modo che il movimento del materiale crei un'onda acustica di superficie stazionaria nella soluzione. Un'onda stazionaria ha posizioni dei nodi che non si muovono, quindi i nanofili arrivano a questi nodi e vi rimangono.

Se i ricercatori applicano una sola corrente, quindi i nanofili formano una matrice unidimensionale con i nanofili allineati dalla testa alla coda in file parallele. Se si utilizzano correnti perpendicolari, una griglia bidimensionale di onde stazionarie si forma e i nanofili si spostano verso quei nodi punto della griglia e formano uno schema tridimensionale simile a una scintilla.

"Poiché il tono di entrambe le strutture unidimensionali e bidimensionali è sensibile alla frequenza del campo di onde acustiche della superficie stazionaria, questa tecnica consente il patterning di nanofili con spaziatura e densità sintonizzabili, " riportano i ricercatori in un recente numero di ACS Nano .

I nanofili in soluzione si depositeranno sul substrato quando la soluzione evapora, preservando il modello. I ricercatori osservano che i nanofili modellati potrebbero quindi essere trasferiti su substrati polimerici organici con una buona precisione posizionando il polimero sulla parte superiore dei nanofili e con una leggera pressione, trasferimento dei nanofili. Suggeriscono che i nanofili potrebbero quindi essere trasferiti a substrati rigidi o flessibili dal polimero organico utilizzando tecniche di stampa a microcontatto che sono ben sviluppate.

"Pensiamo davvero che la nostra tecnica possa essere estremamente potente, " ha detto Huang. "Possiamo adattare il modello alla configurazione che vogliamo e quindi trasferire i nanofili usando un timbro polimerico".

La spaziatura dei nodi in cui si depositano i nanofili può essere regolata al volo modificando la frequenza e l'interazione tra i due campi elettrici.

"Ciò farebbe risparmiare molto tempo rispetto alla litografia o ad altri metodi di fabbricazione statica, " disse Huang.

I ricercatori stanno attualmente studiando progetti più complessi.