Che si tratti di realizzare penne o costruire navette spaziali, il processo di fabbricazione consiste nel creare componenti e poi assemblarli con cura. Ma quando si tratta di strutture infinitamente piccole, manipolare e assemblare nanoparticelle ad alte prestazioni su un substrato non è un'impresa da poco.

Ricercatori del Laboratorio di Microsistemi dell'EPFL, guidato da Jürgen Brugger, hanno trovato un modo per posizionare centinaia di migliaia di nanoparticelle in modo molto preciso su una superficie quadrata di un centimetro. Le nanoparticelle sono state posizionate all'interno di un nanometro - rispetto a 10-20 nanometri con metodi convenzionali - e orientate entro un grado.

Il loro lavoro, che è stato pubblicato in Nanotecnologia della natura , pone le basi per lo sviluppo di dispositivi nanometrici come apparecchiature di rilevamento ottico e sensori biologici. "Se riusciamo a posizionare le nanoparticelle d'oro a un nanometro di distanza, potremmo, Per esempio, confinare la luce in misura straordinaria e rilevare o interagire con singole molecole, " ha detto Valentin Flauraud, l'autore principale.

"Giocare a golf" con le nanoparticelle

Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato nanoparticelle d'oro che sono state coltivate chimicamente in un liquido. "Queste nanoparticelle mostrano proprietà migliori di quelle prodotte tramite evaporazione o incisione, ma è più difficile manipolarli, perché sono sospesi in un liquido, " disse Flauraud.

La loro tecnica consiste nel prendere una goccia di liquido piena di nanoparticelle e riscaldarla in modo che le nanoparticelle si raggruppino in un dato punto. Questa goccia viene quindi trascinata su un substrato con barriere e fori nanometrici.

Quando le nanoparticelle incontrano questi ostacoli, si staccano dal liquido e vengono catturati dai fori. "È un po' come giocare a minigolf, " ha affermato il ricercatore. Ogni trappola è progettata per orientare una nanoparticella in un modo specifico. "La sfida era capire come il liquido, le particelle e il substrato interagiscono su scala nanometrica in modo da poter intrappolare efficacemente le nanoparticelle, " disse Massimo Mastrangelo, il secondo autore e ora ricercatore presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems di Stoccarda.

Scrivere l'alfabeto con le nanoparticelle

Per mostrare come funziona il loro metodo, i ricercatori hanno affrontato diverse sfide. Primo, hanno testato le proprietà ottiche del loro sistema con un potente microscopio elettronico a trasmissione nel Centro interdisciplinare per la microscopia elettronica (CIME) dell'EPFL.

Hanno quindi dimostrato che la loro tecnica potrebbe essere utilizzata per produrre strutture geometricamente complesse scrivendo l'alfabeto con nanoparticelle, il display a segmenti più piccolo al mondo. "Tutto questo lavoro è stato condotto presso l'EPFL ed è il risultato di forti sinergie tra le varie piattaforme tecniche e i laboratori, " ha affermato il professor Brugger. "È un eccellente esempio di come i metodi top-down e bottom-up possono essere combinati, aprendo la porta a numerosi campi inesplorati della nanotecnologia."