(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een goedkope en gemakkelijke methode ontwikkeld om nanodraden te assembleren, het controleren van hun uitlijning en dichtheid. De onderzoekers hopen dat de bevindingen aanvullend onderzoek naar een reeks apparaattoepassingen met nanodraden zullen bevorderen, van nano-elektronica tot nanosensoren, vooral op onconventionele ondergronden zoals rubber, kunststof en papier.

"Uitlijning is een cruciale eerste stap voor het ontwikkelen van apparaten die nanodraden gebruiken, " zegt Dr. Yong Zhu, een assistent-professor mechanische en ruimtevaarttechniek bij NC State en co-auteur van een paper waarin het onderzoek wordt beschreven. "Hopelijk zal onze eenvoudige en kosteneffectieve methode onderzoek op dit gebied vergemakkelijken."

Het uitlijnen van nanodraden is een uitdaging omdat, wanneer ze zijn gemaakt, de gebruiker wordt geconfronteerd met een overvloed aan willekeurig georiënteerde draden op nanoschaal die, per definitie, ongelooflijk klein. Bijvoorbeeld, de nanodraden zijn tussen de 10 en 100 nanometer in diameter, terwijl een witte bloedcel ongeveer 10 is, 000 nanometer in diameter. Voordat enige praktische toepassingen kunnen worden nagestreefd, de gebruiker moet de nanodraden op een ordelijke manier monteren. specifiek, gebruikers moeten de nanodraden in een gemeenschappelijke richting uitlijnen en hun dichtheid definiëren - dat wil zeggen het aantal nanodraden in een bepaald gebied. Het regelen van zowel uitlijning als dichtheid wordt gewoonlijk het "assembleren" van de nanodraden genoemd.

Bij de nieuwe methode Zhu's team deponeerde de nanodraden op een uitgerekte rubberen ondergrond, en liet toen de spanning op het substraat los. Toen de nanodraden bezonken, ze uitgelijnd in een rechte hoek met waar de spanning vandaan kwam. Stel je een elastiekje voor dat naar het oosten en westen wordt uitgerekt. Als nanodraden op de rubberen band werden geplaatst, en de band mocht terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm, de nanodraden zouden naar het noorden en het zuiden gericht zijn. Hoe meer het rubbersubstraat wordt uitgerekt, hoe meer uitgelijnd de nanodraden zullen zijn, en hoe groter de nanodraaddichtheid zal zijn.

Eerder onderzoek heeft een aantal andere methoden gepresenteerd voor het assembleren van nanodraden. Maar de nieuwe methode biedt een aantal duidelijke voordelen. "Onze methode is kosteneffectief, " zegt Feng Xu, een doctoraat student die aan dit project werkt, "omdat het zo eenvoudig is. Het kan ook worden gebruikt voor nanodraden die op verschillende manieren zijn gesynthetiseerd of onder verschillende omstandigheden worden verwerkt, bijvoorbeeld, zilveren nanodraden gesynthetiseerd in oplossing en silicium nanodraden gesynthetiseerd door de damp-vloeistof-vaste stof methode, zoals aangetoond in ons werk." Bovendien, de nieuwe methode kan worden gebruikt in combinatie met eerdere methoden om een ​​nog betere nanodraadassemblage te bereiken.

Het gebruik van een rubbersubstraat in deze methode vergemakkelijkt brede onderzoeks- en productiesectoren. Bijvoorbeeld, een belangrijk onderdeel van het onderzoek naar rekbare nano-elektronica is het uitlijnen van nanodraden op een rekbaar rubbersubstraat. evenzo, rubber is ook het materiaal dat wordt gebruikt als "stempel" bij transferprinten - een kritische fabricagemethode die wordt gebruikt bij het vervaardigen van nano-apparaten op diverse substraten, variërend van silicium tot glas tot plastic.

Zhu merkt op dat de eerste stap van de methode, wanneer de nanodraden voor het eerst worden afgezet op uitgerekt rubber, levert soms een inconsistente mate van nanodraaduitlijning op. Het team werkt momenteel aan het begrijpen van de fundamentele interface-mechanica - inclusief adhesie en statische wrijving - tussen nanodraden en rubberen substraten, wat naar verwachting zal leiden tot een betere beheersing van het assemblageproces en dus een hogere opbrengst van de nanodraadassemblage.