Denna grafik illustrerar ett system som använder ett laser- och elektriskt fält för att exakt positionera och anpassa kolnanorör, representerar ett potentiellt nytt verktyg för att montera sensorer och enheter ur de små nanorören och nanotrådarna. De två mikroskopbilderna längst ner visar att nanorören är inriktade (vänster) och återgår till sin slumpmässiga orientering efter att det elektriska fältet och lasern stängts av. Upphovsman:Purdue University image/Avanish Mishra och Steven Wereley
Ett system som använder en laser och elektrisk ström för att exakt positionera och anpassa kolnanorör representerar ett potentiellt nytt verktyg för att skapa elektroniska enheter av de små fibrerna.
Eftersom kolnanorör har unika termiska och elektriska egenskaper, de kan ha framtida applikationer inom elektronisk kylning och som enheter i mikrochips, sensorer och kretsar. Att kunna orientera kolnanorören i samma riktning och exakt placera dem kan tillåta dessa nanostrukturer att användas i sådana applikationer.
Dock, det är svårt att manipulera något så litet att tusentals av dem skulle passa inom diametern på en enda hårstrå, sa Steven T. Wereley, professor i maskinteknik vid Purdue University.
"En av de saker vi kan göra med denna teknik är att montera kolnanorör, sätt dem där vi vill och gör dem till komplicerade strukturer, " han sa.
Nya resultat från forskning som leds av Purdue -doktoranden Avanish Mishra beskrivs detaljerat i en artikel som har dykt upp online den 24 mars i tidningen Mikrosystem och nanoteknik , publicerad av Nature Publishing Group.
Tekniken, kallas snabb elektrokinetisk mönstring (REP), använder två parallella elektroder gjorda av indiumtennoxid, ett transparent och elektriskt ledande material. Nanorören är ordnade slumpmässigt medan de är suspenderade i avjoniserat vatten. Att applicera ett elektriskt fält får dem att orientera sig vertikalt. Då värmer en infraröd laser vätskan, producerar en munkformad virvel av cirkulerande vätska mellan de två elektroderna. Denna virvel gör det möjligt för forskarna att flytta nanorören och flytta dem.
"När vi tillämpar det elektriska fältet, de orienteras omedelbart vertikalt, och sedan när vi applicerar lasern, det startar en virvel, som sveper dem in i små nanorörskogar, "Sa Wereley.
Forskningspapperet författades av Mishra; Purdue doktorand Katherine Clayton; University of Louisville student Vanessa Velasco; Stuart J. Williams, en biträdande professor i maskinteknik vid University of Louisville och chef för Integrated Microfluidic Systems Laboratory; och Wereley. Williams är en tidigare doktorand på Purdue.
Tekniken övervinner begränsningar av andra metoder för att manipulera partiklar mätt på nanometers skala, eller miljarddels meter. I den här studien, proceduren användes för flerväggiga kolnanorör, som är upprullade ultratunna kolark som kallas grafen. Dock, enligt forskarna, med denna teknik kan andra nanopartiklar som nanotrådar och nanoroder placeras på samma sätt och fixeras i vertikal orientering.
