(Phys.org) — Hoe leg je een puzzel in elkaar als de stukjes te klein zijn om op te pakken? Verklein de afstand tussen hen.

Ingenieurs van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign gebruiken Shrinky Dinks, plastic dat krimpt bij hoge temperaturen, om de kloof tussen nanodraden in een array te dichten om ze bruikbaar te maken voor hoogwaardige elektronische toepassingen. De groep publiceerde zijn techniek in het tijdschrift Nano-letters .

Nanodraden zijn extreem snel, efficiënte halfgeleiders, maar om nuttig te zijn voor elektronische toepassingen, ze moeten samen in dichte arrays worden verpakt. Onderzoekers hebben geworsteld om een ​​manier te vinden om grote aantallen nanodraden bij elkaar te brengen, zodat ze in dezelfde richting en slechts één laag dik zijn uitgelijnd.

"Chemici hebben al briljant werk verricht door nanodraden zeer hoge prestaties te laten leveren. We hebben gewoon geen manier om ze in een materiaal te verwerken dat we aankunnen, " zei studieleider SungWoo Nam, een professor in mechanische wetenschappen en techniek aan de U. of I. "Met de krimpende benadering, mensen kunnen nanodraden en nanobuisjes maken met elke methode die ze willen en de krimpende actie gebruiken om ze samen te persen tot een hogere dichtheid."

De onderzoekers plaatsen de nanodraden op het Shrinky Dinks-plastic zoals ze zouden doen voor elk ander substraat, maar krimp het dan om de draden veel dichter bij elkaar te brengen. Hierdoor kunnen ze zeer dichte arrays van nanodraden maken in een eenvoudige, flexibele en zeer controleerbare manier.

De krimpmethode heeft de toegevoegde bonus dat de nanodraden op één lijn worden gebracht naarmate ze in dichtheid toenemen. Nam's groep demonstreerde hoe zelfs draden die meer dan 30 graden scheef staan, na het krimpen in perfecte uitlijning met hun buren kunnen worden gebracht.

"Er vindt assemblage plaats terwijl de dichtheid toeneemt, "Naam zei, "Dus zelfs als de draden in een gedesoriënteerde richting worden geassembleerd, kunnen we deze aanpak nog steeds gebruiken."

Het plastic wordt voor het bakken vastgeklemd zodat het maar in één richting krimpt, zodat de draden samenpakken maar niet knikken. Door op verschillende plaatsen vast te klemmen, kunnen de arrays in interessante formaties worden geleid, volgens Nam. De onderzoekers kunnen ook bepalen hoe dicht de draden worden verpakt door de tijdsduur dat het plastic wordt verwarmd te variëren. Ze onderzoeken ook het gebruik van lasers om het plastic precies in specifieke patronen te krimpen.

Nam kwam voor het eerst op het idee om Shrinky Dinks-plastic te gebruiken om nanomaterialen te assembleren na het zien van een microfluïdisch apparaat dat kanalen van krimpend plastic gebruikte. Hij realiseerde zich dat de hoge mate van krimp en de lage kosten van plastic een enorme impact kunnen hebben op de assemblage en verwerking van nanodraad voor toepassingen.

"Ik ben geïnteresseerd in dit concept van het synthetiseren van nieuwe materialen die zijn samengesteld uit bouwstenen op nanoschaal, ' zei Nam. 'Je kunt nieuwe functies maken. Bijvoorbeeld, experimenten hebben aangetoond dat film gemaakt van verpakte nanodraden eigenschappen heeft die nogal verschillen van een kristaldunne film."

Een toepassing die de groep nu onderzoekt, is een dunnefilmzonnecel, gemaakt van dicht opeengepakte nanodraden, die veel efficiënter energie uit licht kunnen halen dan traditionele dunnefilmzonnecellen.