(Phys.org) —Come si mette insieme un puzzle quando i pezzi sono troppo piccoli per essere raccolti? Riduci la distanza tra loro.

Gli ingegneri dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign utilizzano Shrinky Dinks, plastica che si restringe ad alto calore, per colmare il divario tra i nanofili in un array per renderli utili per applicazioni elettroniche ad alte prestazioni. Il gruppo ha pubblicato la sua tecnica sulla rivista Nano lettere .

I nanofili sono estremamente veloci, semiconduttori efficienti, ma per essere utile per applicazioni elettroniche, devono essere impacchettati insieme in schiere dense. I ricercatori hanno faticato a trovare un modo per mettere insieme un gran numero di nanofili in modo che siano allineati nella stessa direzione e spessi solo uno strato.

"I chimici hanno già fatto un lavoro brillante nel far sì che i nanofili mostrino prestazioni molto elevate. Semplicemente non abbiamo un modo per inserirli in un materiale che possiamo gestire, ", ha affermato il leader dello studio SungWoo Nam, un professore di scienze meccaniche e ingegneria presso l'U. of I. "Con l'approccio restringente, le persone possono realizzare nanofili e nanotubi usando qualsiasi metodo e utilizzare l'azione di restringimento per compattarli in una densità maggiore".

I ricercatori posizionano i nanofili sulla plastica Shrinky Dinks come farebbero per qualsiasi altro substrato, ma poi rimpicciolirlo per avvicinare molto i fili. Ciò consente loro di creare array molto densi di nanofili in un semplice, modo flessibile e molto controllabile.

Il metodo di restringimento ha il vantaggio aggiuntivo di portare i nanofili in allineamento man mano che aumentano di densità. Il gruppo di Nam ha dimostrato come anche i fili distanti più di 30 gradi possono essere portati in perfetto allineamento con i loro vicini dopo essere stati ristretti.

"C'è un'assemblea che avviene nello stesso momento in cui la densità aumenta, "Nam ha detto, "quindi, anche se i fili sono assemblati in una direzione disorientata, possiamo comunque utilizzare questo approccio".

La plastica viene fissata prima della cottura in modo che si restringa solo in una direzione, in modo che i fili si impacchettano insieme ma non si pieghino. Il bloccaggio in luoghi diversi potrebbe dirigere gli array in formazioni interessanti, secondo Nam. I ricercatori possono anche controllare la densità dei fili variando la durata del riscaldamento della plastica. Stanno anche esplorando l'uso di laser per ridurre con precisione la plastica in modelli specifici.

Nam ha avuto l'idea di utilizzare la plastica Shrinky Dinks per assemblare nanomateriali dopo aver visto un dispositivo di microfluidica che utilizzava canali fatti di plastica restringente. Si è reso conto che l'alto grado di restringimento e il basso costo della plastica potrebbero avere un enorme impatto sull'assemblaggio e sull'elaborazione dei nanofili per le applicazioni.

"Sono interessato a questo concetto di sintesi di nuovi materiali che sono assemblati da blocchi di costruzione su scala nanometrica, " Nam ha detto. "È possibile creare nuove funzioni. Per esempio, gli esperimenti hanno dimostrato che il film fatto di nanofili impacchettati ha proprietà che differiscono un po' da un film sottile di cristallo".

Un'applicazione che il gruppo sta ora esplorando è una cella solare a film sottile, fatto di nanofili densamente impacchettati, che potrebbe raccogliere energia dalla luce in modo molto più efficiente rispetto alle tradizionali celle solari a film sottile.