(Phys.org) - Een nieuwe "nano-machinewerkplaats" die nanodraden en ultradunne films vormt, zou een toekomstige productiemethode kunnen zijn voor kleine structuren met potentieel revolutionaire eigenschappen.

De structuren kunnen worden "afgestemd" voor toepassingen variërend van hogesnelheidselektronica tot zonnecellen en kunnen ook grotere sterkte en ongebruikelijke eigenschappen hebben, zoals ultrahoog magnetisme en "plasmonische resonantie, " wat zou kunnen leiden tot verbeterde optica, computers en elektronica.

De onderzoekers gebruikten hun techniek om nano- en microgears te stempelen; kleine ronde vormen vormen uit een materiaal dat grafeen wordt genoemd, een ultradunne koolstoflaag die veelbelovend is voor geavanceerde technologieën; en de vorm van zilveren nanodraden veranderen, zei Gary Cheng, een universitair hoofddocent industriële techniek aan de Purdue University.

"We doen dit vormgeven bij kamertemperatuur en atmosferische druk, als een winkel voor nanomachines, " zei Chen, werken met promovendi Ji Li, Yiliang Liao, Ting-Fung Chung en Sergey Suslov en natuurkundeprofessor Yong P. Chen.

Grafeen en nanodraden – filamenten 1, 000 keer dunner dan een mensenhaar – hebben tal van potentiële toepassingen. Echter, Er zijn technologieën nodig om ze op maat te maken voor specifieke toepassingen. De nieuwe methode, laserschok-geïnduceerde vormgeving genoemd, maakt het mogelijk om nanodraden af ​​te stemmen door elektrische en opto-elektrische eigenschappen te veranderen die essentieel zijn voor elektronische componenten en instrumenten.

De onderzoekers hebben ook laten zien hoe lasershock-geïnduceerde vormgeving kan worden gebruikt om de eigenschappen van grafeen te veranderen, een stap in de richting van het benutten van het materiaal voor elektronische toepassingen.

Bevindingen werden gedetailleerd in onderzoekspapers gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters , en het werk werd eerder deze maand ook belicht in de sectie Nieuws en meningen van het tijdschrift Natuurfotonica .

De techniek werkt door gebruik te maken van een meerlagige sandwichstructuur met een kleine mal aan de onderkant. Nanodraden bevonden zich direct boven de mal, en andere materialen werden gelaagd tussen de nanodraden en een glazen dekblad. Door deze gelaagde "vormeenheid" bloot te stellen aan een ultrasnelle pulserende laser, verbrandt een van de lagen, het genereren van een neerwaartse druk die de nanodraden in de mal dwingt en hun vorm verandert.

"Het proces kan worden opgeschaald voor een industrieel roll-to-roll fabricageproces door de grootte van de laserstraal en de scansnelheid te veranderen, "Zei Cheng. "De laserschok-geïnduceerde vormgevingsbenadering is snel en goedkoop."

Een deel van het onderzoek, gefinancierd door de National Science Foundation, werd uitgevoerd in een gespecialiseerde cleanroom in het Birck Nanotechnology Centre in Purdue's Discovery Park.