(Phys.org) - Du skulle inte tro att den mekaniska kraften - den enkla sorten som används för att kasta ostyriga beskyddare från barer, sko en häst eller prägla de höjda siffrorna på kreditkort - skulle kunna bearbeta nanopartiklar mer subtilt än den mest avancerade kemin.

Än, i en ny tidning i Naturkommunikation , Sandia National Laboratories forskare Hongyou Fan och kollegor verkar ha uppnått en början mot det målet.

Deras nypatenterade och ursprungliga metod använder ett enkelt tryck-ett slags högteknologisk prägling-för att producera finare och renare resultat i att bilda silvernanostrukturer än kemiska metoder, som inte bara är oflexibla i sina resultat utan lämnar skadliga biprodukter att slänga.

Fan kallar sitt tillvägagångssätt "en enkel stressbaserad tillverkningsmetod" som, när den appliceras på nanopartiklar, bildar nya nanostrukturer med avstämbara egenskaper.

"Det finns en stor potentiell marknad för denna teknik, "sa han." Det kan enkelt och direkt integreras i nuvarande industriella tillverkningslinjer utan att skapa ny dyr och specialiserad utrustning. "

Sa Sandia medförfattare Paul Clem, "Detta är en grundläggande metod som bör möjliggöra en mängd olika enheter, inklusive flexibel elektronik som antenner, kemiska sensorer och töjningsdetektorer. "Det skulle också producera transparenta elektroder för solceller och organiska ljusemitterande dioder, Sa Clem.

Metoden inspirerades av industriella präglingsprocesser där en mönstrad mask appliceras med högt yttre tryck för att skapa mönster i underlaget, Fan sa. "I vår teknik, två diamantstäd användes för att smörgå nanopartikulära tunna filmer. Denna yttre stress framkallade manuellt övergångar i filmen som syntetiserade nya material, " han sa.

Trycket, levereras av två diamantplattor åtdragna med fyra skruvar till valfri kontrollerad inställning, herdar silver nanosfärer till önskad volym. Uthållighet skapar förutsättningar som producerar nanoroder, nanotrådar och nanoskikt med valda tjocklekar och längder i stället för en-storlek-passar-alla-utgången från en kemisk process, utan miljöfarliga rester.

Medan experiment som rapporterats i tidningen utfördes med silver - den mest önskvärda metallen eftersom den är den mest ledande, stabil och optiskt intressant och blir transparent vid vissa tryck - metoden har också visat sig fungera med guld, platina och andra metalliska nanopartiklar

Clem sa att forskarna nu börjar arbeta med halvledare.

Bill Hammetter, chef för Sandias avancerade materiallaboratorium, sa, "Hongyou har upptäckt ett sätt att bygga en struktur till en annan struktur - en förmåga som vi inte har nu på nanolivån. Åtta eller nio gigapascal - mängden tryck vid vilket fasförändring och nya material inträffar - är inte svåra att nå. Varje industri som har präglingsutrustning kan lägga en silverfilm på ett papper, bygga ett ledande mönster, ta sedan bort det främmande materialet och låt mönstret stå kvar. En beläggning av nanopartiklar som kan bygga in i en annan struktur har en viss funktionalitet som vi inte har just nu. Det är en upptäckt som inte har kommersialiserats, men kan göras idag med samma utrustning som används av alla som gör kreditkort. "

Metoden kan användas för att konfigurera nya typer av material. Till exempel, under press, måtten på beställda tredimensionella nanopartiklar kommer att krympa. Genom att tillverka en struktur där sandwichväggarna permanent ger det trycket, nanopartikeluppsättningen kommer att förbli i ett konstant tillstånd, kan överföra ljus och elektricitet med specifika egenskaper. Denna tryckreglerade finjustering av partikelseparation möjliggör kontrollerad undersökning av avståndsberoende optiska och elektriska fenomen.

Vid ännu högre tryck, nanopartiklar tvingas sintra, eller bindning, bilda nya klasser av kemiskt och mekaniskt stabila nanostrukturer som inte längre behöver fasthållande ytor. Dessa kan inte tillverkas med nuvarande kemiska metoder.

Beroende på storlek, sammansättning och fasorientering av de första nanopartiklarna, en mängd olika nanostrukturer eller nanokompositer och 3D-sammankopplade nätverk kan uppnås.

De stressinducerade syntesprocesserna är enkla och rena. Ingen värmebehandling eller ytterligare rening behövs för att avlägsna reaktionsbiprodukter.