(Phys.org) —Non penseresti che la forza meccanica—quella semplice usata per espellere i clienti indisciplinati dai bar, ferrare un cavallo o imprimere i numeri in rilievo sulle carte di credito:potrebbe elaborare le nanoparticelle in modo più sottile rispetto alla chimica più avanzata.

Ancora, in un recente articolo in Comunicazioni sulla natura , Il ricercatore Hongyou Fan e colleghi dei Sandia National Laboratories sembrano aver raggiunto un inizio verso tale fine.

Il loro nuovo metodo brevettato e originale utilizza la semplice pressione, una sorta di goffratura ad alta tecnologia, per produrre risultati più fini e puliti nella formazione di nanostrutture d'argento rispetto ai metodi chimici, che non solo sono inflessibili nei loro risultati, ma lasciano i sottoprodotti dannosi da smaltire.

Fan definisce il suo approccio "un semplice metodo di fabbricazione basato sullo stress" che, quando applicato a array di nanoparticelle, forma nuove nanostrutture con proprietà sintonizzabili.

"C'è un grande mercato potenziale per questa tecnologia, " ha affermato. "Può essere facilmente e direttamente integrato nelle attuali linee di produzione industriale senza creare nuove attrezzature costose e specializzate".

Ha detto il coautore di Sandia Paul Clem, "Questo è un metodo fondamentale che dovrebbe abilitare una varietà di dispositivi, compresa l'elettronica flessibile come antenne, sensori chimici e rilevatori di deformazione." Inoltre produrrebbe elettrodi trasparenti per celle solari e diodi organici a emissione di luce, disse Clem.

Il metodo è stato ispirato dai processi di goffratura industriale in cui viene applicata una maschera a motivi con un'elevata pressione esterna per creare motivi nel substrato, ha detto il tifoso. "Nella nostra tecnologia, due incudini diamantate sono state utilizzate per sandwich film sottili di nanoparticelle. Questo stress esterno ha indotto manualmente le transizioni nel film che ha sintetizzato nuovi materiali, " Egli ha detto.

La pressione, consegnato da due piastre diamantate serrate da quattro viti a qualsiasi regolazione controllata, trasporta nanosfere d'argento in qualsiasi volume desiderato. La vicinanza crea condizioni che producono nanobarre, nanofili e nanofogli con spessori e lunghezze prescelti piuttosto che l'output universale di un processo chimico, senza residui dannosi per l'ambiente.

Mentre gli esperimenti riportati nel documento sono stati eseguiti con l'argento, il metallo più desiderabile perché è il più conduttivo, stabile e otticamente interessante e diventa trasparente a determinate pressioni:è stato dimostrato che il metodo funziona anche con l'oro, platino e altre nanoparticelle metalliche

Clem ha detto che i ricercatori stanno iniziando a lavorare con i semiconduttori.

Bill Hammer, responsabile del Laboratorio Materiali Avanzati di Sandia, disse, "Hongyou ha scoperto un modo per costruire una struttura in un'altra struttura, una capacità che non abbiamo ora a livello nanometrico. Otto o nove gigapascal, la quantità di pressione alla quale si verificano il cambiamento di fase e i nuovi materiali, non sono difficili da raggiungere. Qualsiasi industria che disponga di attrezzature per la goffratura potrebbe stendere una pellicola d'argento su un pezzo di carta, costruire uno schema conduttivo, quindi rimuovere il materiale estraneo e lasciare il motivo. Un rivestimento di nanoparticelle che può integrarsi in un'altra struttura ha una certa funzionalità che al momento non abbiamo. È una scoperta che non è stata commercializzata, ma si potrebbe fare oggi con la stessa attrezzatura usata da chi fa carte di credito".

Il metodo può essere utilizzato per configurare nuovi tipi di materiali. Per esempio, sotto pressione, le dimensioni degli array di nanoparticelle tridimensionali ordinati si riducono. Fabbricando una struttura in cui le pareti a sandwich forniscono permanentemente quella pressione, l'array di nanoparticelle rimarrà in uno stato costante, in grado di trasmettere luce ed elettricità con caratteristiche specifiche. Questa regolazione fine della separazione delle particelle regolata dalla pressione consente un'indagine controllata dei fenomeni ottici ed elettrici dipendenti dalla distanza.

A pressioni ancora più elevate, le nanoparticelle sono costrette a sinterizzare, o legame, formazione di nuove classi di nanostrutture chimicamente e meccanicamente stabili che non necessitano più di superfici di contenimento. Questi non possono essere prodotti utilizzando i metodi chimici attuali.

A seconda delle dimensioni, composizione e orientamento di fase degli array iniziali di nanoparticelle, è possibile realizzare una varietà di nanostrutture o nanocompositi e reti interconnesse 3D.

I processi di sintesi indotti dallo stress sono semplici e puliti. Non è necessaria alcuna elaborazione termica o ulteriore purificazione per rimuovere i sottoprodotti della reazione.