Wetenschap
Scanning transmissie-elektronenmicroscoopbeeld van een polystyreen nanodraad die ijzeroxide nanodeeltjes bevat. De gele pijl toont het oppervlak van de nanodraad, en de rode pijl toont nanodeeltjes van ijzeroxide die zich in het binnenste van de nanodraad bevinden. (Foto met dank aan Hitachi High-Technologies Corporation)
Japanse onderzoekers kweekten selectief polymere nanodraden met alleen bestraling met een gepulseerde laser, in een gebied dat beperkt is tot het bestralingsgebied. Ze slaagden er ook in om verschillende functionaliteiten aan de nanodraden te geven door te doteren met verschillende soorten nanomaterialen.
Polymeer nanodraden hebben belangrijke voordelen voor industriële toepassingen in vergelijking met nanodraden gemaakt van anorganische materialen. Omdat ze extreem flexibel zijn en ook optisch transparant zijn, brede toepassing wordt verwacht in nieuwe gebieden van nanodevices zoals sensoren, lichtgevende apparaten, optische schakelaarapparaten, en anderen. Echter, het was niet mogelijk geweest om twee problemen op te lossen die de praktische toepassing van nanodevices met behulp van polymere nanodraden in de weg stonden. Een daarvan was de noodzaak om de nanodraad aanzienlijk te verkleinen, en de andere was toevoeging van verschillende doteermiddelen om nieuwe functies te verlenen. In het huidige werk, de NIMS-onderzoekers stelden een uiterst eenvoudige methode voor met alleen een gepulseerde laser, die totaal verschilt van de conventionele fabricagemethode, en loste tegelijkertijd de bovengenoemde twee problemen op.
Nano-apparaten hebben de aandacht getrokken omdat nieuwe functies die met conventionele apparaten niet mogelijk waren, kunnen worden verkregen door gebruik te maken van het kwantumgrootte-effect, die zich voor het eerst manifesteert wanneer de grootte van een apparaat tot zijn uiterste limiet wordt teruggebracht. Om het kwantumgrootte-effect te verkrijgen, het is noodzakelijk om de diameter van nanodraden te verfijnen tot enkele 10nm of minder. Mallen worden gebruikt in de conventionele fabricagetechniek van nanodraad, maar fabricage met deze methode was beperkt tot relatief dikke draden met een diameter van enkele 100 nm. Verder, met de conventionele techniek, polymeer nanodraden werden uit de mal gehaald door de mal te etsen (op te lossen) met een sterk chemisch middel, en het was alleen mogelijk om polymeren te gebruiken die niet door de chemische stof zouden worden beschadigd.
In dit baanbrekende onderzoek het NIMS-team ontwikkelde een geheel nieuwe techniek, wat 's werelds eerste in zijn soort is, door simpelweg een sterk gecontroleerde laser op het materiaal te bestralen zonder een mal te gebruiken, waardoor een nanodraad wordt gevormd op de plaats van bestraling alsof hij groeit. Het was ook mogelijk om verschillende functies aan de gevormde nanodraden te geven, wat tot nu toe moeilijk was geweest, door verschillende doteermiddelen aan het uitgangsmateriaal toe te voegen.
Omdat deze nieuw ontwikkelde techniek voor de fabricage van functionele polymeren nanodraad indien nodig kan worden toegepast op willekeurige functionele nanomaterialen en diverse polymeren, praktische toepassing van de functionele polymeermaterialen die met deze methode worden verkregen, wordt in de toekomst verwacht op gebieden zoals bedrading voor flexibele substraten van smartphones, waar een steeds actievere ontwikkeling wordt verwacht, en in flexibele materialen met een hoge magnetische permeabiliteit in antennes voor draagbare elektronische apparaten, waar miniaturisatie nodig is.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com