University of Akron forskare har utvecklat nya material som fungerar på nanoskala, vilket kan leda till skapandet av lättare bärbara datorer, smalare tv-apparater och skarpare visuella skärmar för smartphones.

Kända som "gigantiska ytaktiva ämnen" - eller ytfilmer och flytande lösningar - forskarna, ledd av Stephen Z. D. Cheng, dekanus för UAs College of Polymer Science and Polymer Engineering, använde en teknik som kallas nanomönster för att kombinera fungerande molekylära nanopartiklar med polymerer för att bygga dessa nya material.

De gigantiska ytaktiva medlen som utvecklats vid UA är stora, liknande makromolekyler, ändå fungerar de som molekylära ytaktiva ämnen på nanoskala, säger Cheng. Resultatet? Nanostrukturer som styr storleken på elektroniska produkter.

Nanomönster, eller självmonterande molekylära material, är geniet bakom det lilla, lätt och snabb värld av moderna prylar, och nu har det avancerat ett jättesteg tack vare UA-forskarna som säger att dessa nya material, när den integreras i elektronik, kommer att möjliggöra utvecklingen av ultralätta, kompakta och effektiva enheter på grund av deras unika strukturer.

Under deras självmontering, molekyler bildar ett organiserat litografiskt mönster på halvledarkristaller, för användning som integrerade kretsar. Cheng förklarar att dessa självmonterande material skiljer sig från vanliga blocksampolymerer (en del av en makromolekyl, som består av många enheter, som har åtminstone en egenskap som inte finns i de intilliggande delarna) eftersom de organiserar sig på ett kontrollerbart sätt på molekylär nivå.

"IT-branschen vill ha mikrochips som är så små som möjligt så att de kan tillverka mindre och snabbare enheter, " säger Cheng, som också fungerar som R.C. Musson och förvaltare professor i polymervetenskap vid UA.

Han påpekar att den nuvarande tekniken endast kan ge ett avstånd på 22 nanometer, och kan inte gå ner till de 10 nanometer eller mindre som krävs för att skapa små, ändå mäktig, enheter. De gigantiska ytaktiva ämnena, dock, kan diktera elektroniska komponenter i mindre skala.

"Det här är precis vad vi eftersträvar - självmonterande material som organiseras i mindre storlekar, säga, mindre än 20 eller till och med 10 nanometer, " säger Cheng, likställer 20 nanometer med 1/4, 000:e diametern på ett människohår.

Ett internationellt team av experter, inklusive George Newkome, UA vicepresident för forskning, dekanus för forskarskolan, och professor i polymervetenskap vid UA; Er-Qiang Chen från Peking University i Kina; Rong-Ming Ho från National Tsinghua University i Taiwan; An-Chang Shi från McMaster University i Kanada; och flera doktorander och postdoktorer från Chengs grupp, har visat hur välordnade nanostrukturer i olika stater, som i tunna filmer och i lösning, erbjuda omfattande tillämpningar inom nanoteknik.

Teamets studie belyses i en pågående patentansökan från University of Akron Research Foundation och i en nyligen publicerad tidskriftsartikel "Giant surfactants provide a versatile platform for sub-10-nm nanostructure engineering" publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences av Amerikas förenta stater.

"Dessa resultat är inte bara av rent vetenskapligt intresse för den smala gruppen av forskare, men också viktigt för ett brett spektrum av industrimänniskor, " säger Cheng, noterar att hans team testar verkliga tillämpningar inom nanomönsterteknik och hoppas att se kommersialisering i framtiden.