Un sistema che utilizza un laser e una corrente elettrica per posizionare e allineare con precisione i nanotubi di carbonio rappresenta un potenziale nuovo strumento per creare dispositivi elettronici dalle minuscole fibre.

Poiché i nanotubi di carbonio hanno proprietà termiche ed elettriche uniche, potrebbero avere applicazioni future nel raffreddamento elettronico e come dispositivi nei microchip, sensori e circuiti. Essere in grado di orientare i nanotubi di carbonio nella stessa direzione e posizionarli con precisione potrebbe consentire l'utilizzo di queste nanostrutture in tali applicazioni.

Però, è difficile manipolare qualcosa di così piccolo che migliaia di essi possano entrare nel diametro di una singola ciocca di capelli, disse Steven T. Wereley, professore di ingegneria meccanica alla Purdue University.

"Una delle cose che possiamo fare con questa tecnica è assemblare nanotubi di carbonio, metterli dove vogliamo e trasformarli in strutture complicate, " Egli ha detto.

I nuovi risultati della ricerca condotta dallo studente di dottorato di Purdue Avanish Mishra sono dettagliati in un documento apparso online il 24 marzo sulla rivista Microsistemi e Nanoingegneria , pubblicato dal gruppo editoriale Nature.

La tecnica, chiamato pattern elettrocinetico rapido (REP), utilizza due elettrodi paralleli in ossido di indio e stagno, un materiale trasparente ed elettricamente conduttivo. I nanotubi sono disposti casualmente mentre sono sospesi in acqua deionizzata. L'applicazione di un campo elettrico li fa orientare verticalmente. Quindi un laser a infrarossi riscalda il fluido, producendo un vortice di liquido circolante a forma di ciambella tra i due elettrodi. Questo vortice consente ai ricercatori di spostare i nanotubi e riposizionarli.

"Quando applichiamo il campo elettrico, sono immediatamente orientati verticalmente, e poi quando applichiamo il laser, inizia un vortice, che li spazza in piccole foreste di nanotubi, " disse Wereley.

Il documento di ricerca è stato scritto da Mishra; la studentessa laureata alla Purdue Katherine Clayton; Vanessa Velasco, studentessa dell'Università di Louisville; Stuart J. Williams, un assistente professore di ingegneria meccanica presso l'Università di Louisville e direttore dell'Integrated Microfluidic Systems Laboratory; e Wereley. Williams è un ex studente di dottorato alla Purdue.

La tecnica supera i limiti di altri metodi per manipolare le particelle misurate sulla scala dei nanometri, o miliardesimi di metro. In questo studio, la procedura è stata utilizzata per nanotubi di carbonio a parete multipla, che sono fogli di carbonio ultrasottili arrotolati chiamati grafene. Però, secondo i ricercatori, utilizzando questa tecnica altre nanoparticelle come nanofili e nanobarre possono essere posizionate e fissate in modo simile in orientamento verticale.