(Phys.org)—Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een manier ontwikkeld om specifieke delen van polymeren te smelten of te "lassen" door uitgelijnde nanodeeltjes in de materialen in te bedden. Hun techniek, die vezels smelt langs een gekozen richting binnen een materiaal, kan leiden tot sterkere, veerkrachtiger nanovezels en materialen.

Natuurkundigen Jason Bochinski en Laura Clarke, met materiaalwetenschapper Joe Tracy, geplaatste specifiek uitgelijnde gouden nanostaafjes in een vast materiaal. Gouden nanostaafjes absorberen licht op verschillende golflengten, afhankelijk van de grootte en oriëntatie van de nanostaaf, en dan zetten ze dat geabsorbeerde licht direct om in warmte. In dit geval, de nanostaafjes zijn ontworpen om te reageren op lichtgolflengten van 520 nanometer (nm) in een horizontale uitlijning en 800 nm wanneer ze verticaal zijn uitgelijnd. Mensen kunnen licht zien bij 520 nm (het ziet er groen uit), terwijl 808 nm zich in het nabije infraroodspectrum bevindt, onzichtbaar voor onze ogen.

Toen de verschillende golflengten van licht op het materiaal werden toegepast, ze smolten de vezels langs de gekozen richtingen, terwijl de omringende vezels grotendeels intact blijven.

"Door materialen op deze manier ruimtelijk te kunnen verwarmen, hebben we de mogelijkheid om zeer specifieke delen van deze materialen te manipuleren, omdat nanostaafjes warmte lokaliseren - dat wil zeggen, de warmte die ze produceren heeft alleen invloed op de nanostaaf en zijn directe omgeving, ' zegt Tracy.

Volgens Bochinski, het werk heeft ook implicaties voor het optimaliseren van materialen die al zijn vervaardigd:"We kunnen warmte op nanoschaal gebruiken om de mechanische eigenschappen van objecten na de productie te veranderen zonder hun fysieke eigenschappen te beïnvloeden, wat meer efficiëntie en minder afval betekent."

De bevindingen van de onderzoekers verschijnen in Karakterisering van deeltjes en deeltjessystemen . Het werk werd gefinancierd door subsidies van de National Science Foundation en Sigma Xi. Afgestudeerde studenten Wei-Chen Wu en Somsubhra Maity en voormalig student Krystian Kozek droegen bij aan het werk.