Onderzoekers van de Universiteit van Akron hebben nieuwe materialen ontwikkeld die op nanoschaal functioneren. wat zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van lichtere laptops, slankere televisies en scherpere visuele schermen van smartphones.

Bekend als "gigantische oppervlakteactieve stoffen" - of oppervlaktefilms en vloeibare oplossingen - de onderzoekers, geleid door Stephen Z.D. Cheng, decaan van UA's College of Polymer Science and Polymer Engineering, gebruikte een techniek die bekend staat als nanopatterning om functionerende moleculaire nanodeeltjes te combineren met polymeren om deze nieuwe materialen te bouwen.

De gigantische oppervlakteactieve stoffen die aan de UA zijn ontwikkeld, zijn groot, vergelijkbaar met macromoleculen, toch functioneren ze als moleculaire oppervlakteactieve stoffen op nanoschaal, zegt Chen. De uitkomst? Nanostructuren die de grootte van elektronische producten sturen.

Nanopatronen, of zelfassemblerende moleculaire materialen, is het genie achter de kleine, lichte en snelle wereld van moderne gadgets, en nu is het een gigantische stap vooruit dankzij de UA-onderzoekers die zeggen dat deze nieuwe materialen, wanneer geïntegreerd in elektronica, zal de ontwikkeling van ultralichtgewicht, compacte en efficiënte apparaten vanwege hun unieke structuren.

Tijdens hun zelfmontage, moleculen vormen een georganiseerd lithografisch patroon op halfgeleiderkristallen, voor gebruik als geïntegreerde schakelingen. Cheng legt uit dat deze zelfassemblerende materialen verschillen van gewone blokcopolymeren (een deel van een macromolecuul, bestaande uit vele eenheden, die tenminste één kenmerk heeft dat niet aanwezig is in de aangrenzende delen) omdat ze zich op moleculair niveau controleerbaar organiseren.

"De IT-industrie wil zo klein mogelijke microchips, zodat ze kleinere en snellere apparaten kunnen maken, " zegt Chen, die ook dienst doet als de R.C. Musson en Trustees Professor of Polymer Science aan de UA.

Hij wijst erop dat de huidige techniek slechts een afstand van 22 nanometer kan produceren, en kan niet naar beneden gaan tot de 10 nanometer of minder die nodig is om minuscule, maar toch machtig, apparaten. De gigantische oppervlakteactieve stoffen, echter, kan kleinere elektronische componenten dicteren.

"Dit is precies wat we nastreven:zelfassemblerende materialen die in kleinere formaten worden georganiseerd, zeggen, minder dan 20 of zelfs 10 nanometer, " zegt Chen, gelijk aan 20 nanometer tot 1/4, 000ste van de diameter van een mensenhaar.

Een internationaal team van experts, waaronder George Newkome, UA vice-president voor onderzoek, decaan van de Graduate School, en hoogleraar Polymer Science aan de UA; Er-Qiang Chen van de Universiteit van Peking in China; Rong-Ming Ho van de National Tsinghua University in Taiwan; An-Chang Shi van McMaster University in Canada; en verschillende doctorale en postdoctorale onderzoekers van de groep van Cheng, hebben laten zien hoe goed geordende nanostructuren in verschillende staten, zoals in dunne films en in oplossing, bieden uitgebreide toepassingen in nanotechnologie.

De studie van het team wordt benadrukt in een lopende octrooiaanvraag via de University of Akron Research Foundation en in een recent tijdschriftartikel "Giant surfactants bieden een veelzijdig platform voor sub-10-nm nanostructure-engineering", gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika.

"Deze resultaten zijn niet alleen van puur wetenschappelijk belang voor de kleine groep wetenschappers, maar ook belangrijk voor een breed scala aan mensen uit de industrie, " zegt Chen, opmerkend dat zijn team toepassingen in de echte wereld test in nanopatroontechnologieën en hoopt in de toekomst commercialisering te zien.