Använder tryck istället för kemikalier, ett team från Sandia National Laboratories har tillverkat nanopartiklar till strukturer med nanotrådar som liknar de som ligger under ytorna på pekskärmar för sensorer, datorer, telefoner och TV-apparater. Den tryckbaserade tillverkningsprocessen tar nanosekunder. Kemibaserade industriella tekniker tar timmar.

Processen, kallas stressinducerad tillverkning, "är en ny teknik som efterliknar avtrycksprocesser som redan används av tillverkare, " sa Sandia-forskaren Hongyou Fan, som ledde insatsen. "Bara istället för att prägla kreditkort, vi använder samma typ av process för att tillverka nanotrådar eller andra komponenter i nanostorlek på ultrakorta tidsskalor."

Metoden, för vilka tre patent har utfärdats, är 9 miljoner gånger snabbare än någon känd kemisk metod när den utförs på Sandias Veloce pulserande kraftmaskin, som genererar tryck i storleksordningen 100, 000 atmosfärer, sa Fans kollega, Jack Wise.

Mindre exotiskt, för tillverkning istället för forskning, präglingsmaskiner liknande de som redan används kommersiellt skulle kunna tjäna. "Det är tänkbart att få modifieringar skulle behövas för att konvertera maskinerna från prägling till tillverkning, " sa Fan.

Sandia-processen sparar:

• tid, eftersom kretsar kan tillverkas på några sekunder istället för de timmar som krävs av kemiska metoder;
• miljön, eftersom det inte finns något kemiskt avfall att städa upp;
• material, eftersom exakt den mängd som behövs placeras på ett underlag.

Också, defekter som är vanliga vid industriell kemisk tillverkning av halvledare minskas i antal genom tryckprocessen, som fungerar för att fylla eventuella vakanser som uppstår i produktens atomnät.

"Jag har aldrig sett eller hört talas om denna [process] i vår omfattande interaktion med några av de ledande materialforskarna i världen, " sa Tom Brennan från Chicago-baserade Arch Venture Partners, talar i en video om en tidigare version av processen. "Det låter oss tänka på helt nya materiallösningar på problem som industrin står inför över hela linjen."

Den tidigare versionen av den tryckbaserade processen fungerade genom att använda ett handåtdraget skruvstäd med diamantstäd, men det verktyget var inte tillräckligt snabbt eller formbart för kommersiell produktion. Industriella präglingsmaskiner, å andra sidan, producera tillräckligt tryck och är kontrollerbara.

"För en pekskärm, trycket måste beräknas i förväg för att stoppa kompressionen på precis rätt avstånd från målet:inte för långt, inte för nära, att producera den underliggande nanokabeln för en platt skärm, " sa Fan. "Det är en fråga om att programmera kraften som appliceras för att exakt bestämma hur mycket som ska komprimeras."

Det är, för platta skärmar, nanotrådarna måste göras tillräckligt flexibla för att komma i kontakt med ett elektriskt laddat lager av enheten när de trycks med ett finger, ändå tillräckligt långt ifrån varandra för att förbli separat när det inte finns någon signal.

Teknologin, nyligen rapporterat i Naturkommunikation , kan tillverka en mängd olika komponenter i nanoskala inklusive nanorods och nanosheets. Komponenterna kan antingen organiseras under deras bildning eller dispergeras i lösningsmedel för senare montering. Metoden skulle kunna användas för kemiska sensorer, töjningsdetektorer och elektroder i solceller.