Den uppvärmda sonden i ett atomkraftmikroskop smälter en nanopartikel-polymerkomposit som gör att den kan strömma ut på en yta. Nanokompositen kan användas som den är eller nanopartiklarna släpps ut med en syreplasma. (Bild med tillstånd av UIUC och NRL.)
(PhysOrg.com)-Forskare vid Naval Research Laboratory och University of Illinois-Urbana Champaign rapporterade nyligen om en ny teknik för att direkt skriva kompositer av nanopartiklar och polymerer.
De senaste åren har betydande framsteg gjorts i egenskaperna som uppnåtts av båda dessa material, och så har forskare börjat blanda dessa material till nanokompositer som har tillgång till egenskaperna hos båda materialen. Att forma dessa nanokompositer till strukturer har varit svårt eftersom varje nanokomposit skulle kräva en särskild uppsättning lösningsmedel eller en särskild ytbeläggning. För att lösa det här problemet, NRL- och UIUC -teamet utvecklade ett generiskt medel för att deponera många nanokompositer på flera ytor med nanoskala precision. Metallnanopartiklar som ledde, små magnetiska nanopartiklar, och nanopartiklar som lyser, deponerades alla med denna enda teknik.
Tekniken bygger på tidigare arbete med hjälp av atomkraftmikroskopi (AFM) sonder som pennor för att producera nanometerskalmönster. Polymer-nanokompositblandningen beläggs på sonden. När sonden värms upp, det fungerar som ett miniatyrlödkolv för att deponera nanokompositen. "Denna teknik förenklar avsevärt nanokompositavsättning, "sa Paul E. Sheehan, chef för Surface Nanoscience and Sensor Technology Section på NRL i Washington, DC "Du behöver inte längre lägga ett halvt år på att finjustera kemin i ytan eller nanokompositen för att uppnå avsättning."
Tekniken löser också ett vanligt problem vid avsättning av mjuka material som polymerer och nanokompositer. Lösningsmedlen och mönsterprocedurer för avsättning av mjuka material kan skada allt mjukt material som redan har deponerats. Följaktligen, det kan vara ganska svårt att deponera många olika sådana material. "Vår förmåga att kontrollera värmekällor i nanometerskala möjliggör lokal värmebehandling av dessa nanokompositer, "säger William King, Kritzer fakultetslärare vid institutionen för mekanisk vetenskap och teknik vid University of Illinois Urbana-Champaign. Detta öppnar en dörr till direktskrivning av mycket komplexa strukturer.
Även om nanopartiklarna vanligtvis var spridda genom nanokompositen, forskarna fann att genom att justera nanopartikelkemin kunde de tvinga nanopartiklarna att anpassas. "Med rätt kemi, krafterna i polymeren kommer att leda nanopartiklarna till tunna rader. "Rader med nanopartiklar som är mindre än 10 nm breda skrevs, smalare än någon annan direkt skrivteknik. Strängen av magnetiska nanopartiklar bör vara användbar för att studera magnetiska interaktioner på de minsta skalorna. "I kombination med vår nanolitografiska teknik kan dessa små magnetiska nanostrukturer läggas till nuvarande elektroniska eller MEMS -enheter för att förbättra deras kapacitet." säger Woo Kyung Lee. "Dessa funktioner och de andra nanokompositerna kan hitta nya applikationer från mikroelektronik till biomedicinska enheter."
Tekniken publicerades den 13 januari, 2010, i tidningen Nano bokstäver . Forskningen sponsras av Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
