(PhysOrg.com) -- Wetenschappers van het Naval Research Laboratory en de University of Illinois-Urbana Champaign rapporteerden onlangs een nieuwe techniek voor het direct schrijven van composieten van nanodeeltjes en polymeren.

De afgelopen jaren is er aanzienlijke vooruitgang geboekt in de eigenschappen die door deze beide materialen worden bereikt, en dus zijn onderzoekers begonnen deze materialen te mengen tot nanocomposieten die toegang hebben tot de eigenschappen van beide materialen. Het vormen van deze nanocomposieten in structuren was lastig, omdat elke nanocomposiet een bepaalde set oplosmiddelen of een bepaalde oppervlaktecoating zou vereisen. Om dit probleem op te lossen, het NRL- en UIUC-team ontwikkelden een generiek middel om veel nanocomposieten op meerdere oppervlakken met precisie op nanoschaal te deponeren. Metalen nanodeeltjes die geleiden, uiterst kleine magnetische nanodeeltjes, en nanodeeltjes die gloeiden, werden allemaal gedeponeerd met behulp van deze ene techniek.

De techniek bouwt voort op eerder werk met behulp van atomaire krachtmicroscopie (AFM) -sondes als pennen om patronen op nanometerschaal te produceren. Het mengsel van polymeer en nanocomposiet wordt op de sonde gecoat. Wanneer de sonde wordt verwarmd, het werkt als een miniatuur soldeerbout om het nanocomposiet af te zetten. "Deze techniek vereenvoudigt de depositie van nanocomposiet aanzienlijk, " zei Paul E. Sheehan, hoofd van de sectie Surface Nanoscience and Sensor Technology bij NRL in Washington, D.C. "Je hoeft niet langer een half jaar te besteden aan het aanpassen van de chemie van het oppervlak of nanocomposiet om afzetting te bereiken."

De techniek lost ook een veelvoorkomend probleem op bij het afzetten van zachte materialen zoals polymeren en nanocomposieten. De oplosmiddelen en patroonvormingsprocedures voor het afzetten van zachte materialen kunnen al afgezet zacht materiaal beschadigen. Bijgevolg, het kan behoorlijk moeilijk zijn om veel verschillende van dergelijke materialen te deponeren. "Ons vermogen om warmtebronnen op nanometerschaal te beheersen, maakt lokale thermische verwerking van deze nanocomposieten mogelijk, " zegt Willem Koning, Kritzer Faculty Scholar bij de afdeling Mechanical Science and Engineering aan de University of Illinois Urbana-Champaign. Dit opent een deur naar het direct schrijven van zeer complexe structuren.

Hoewel de nanodeeltjes typisch verspreid waren over het nanocomposiet, de onderzoekers ontdekten dat ze door de chemie van nanodeeltjes aan te passen, de nanodeeltjes op één lijn konden brengen. "Met de juiste chemie, de krachten in het polymeer zullen de nanodeeltjes in dunne rijen leiden." Er werden rijen met nanodeeltjes van minder dan 10 nm breed geschreven, smaller dan elke andere direct-schrijftechniek. De reeks magnetische nanodeeltjes zou nuttig moeten zijn voor het bestuderen van magnetische interacties op de kleinste schalen. "In combinatie met onze nanolithografische techniek kunnen deze kleine magnetische nanostructuren worden toegevoegd aan huidige elektronische of MEMS-apparaten om hun mogelijkheden te verbeteren." zegt Woo Kyung Lee. "Deze mogelijkheden en die van de andere nanocomposieten kunnen nieuwe toepassingen vinden van micro-elektronica tot biomedische apparaten."

De techniek werd op 13 januari gepubliceerd, 2010, in het journaal Nano-letters . Het onderzoek werd gesponsord door de Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).