Een systeem dat een laser en elektrische stroom gebruikt om koolstofnanobuisjes nauwkeurig te positioneren en uit te lijnen, vertegenwoordigt een potentieel nieuw hulpmiddel voor het maken van elektronische apparaten uit de kleine vezels.

Omdat koolstofnanobuisjes unieke thermische en elektrische eigenschappen hebben, ze kunnen toekomstige toepassingen hebben in elektronische koeling en als apparaten in microchips, sensoren en circuits. Door de koolstofnanobuisjes in dezelfde richting te kunnen oriënteren en nauwkeurig te positioneren, kunnen deze nanostructuren in dergelijke toepassingen worden gebruikt.

Echter, het is moeilijk om iets te manipuleren dat zo klein is dat er duizenden in de diameter van een enkele haar zouden passen, zei Steven T. Wereley, een professor in de werktuigbouwkunde aan de Purdue University.

"Een van de dingen die we met deze techniek kunnen doen, is koolstofnanobuisjes assembleren, zet ze waar we willen en maak er ingewikkelde structuren van, " hij zei.

Nieuwe bevindingen van onderzoek onder leiding van Purdue-promovendus Avanish Mishra worden gedetailleerd beschreven in een paper die op 24 maart online is verschenen in het tijdschrift Microsystemen en nano-engineering , uitgegeven door de Nature Publishing Group.

De techniek, zogenaamde snelle elektrokinetische patronen (REP), gebruikt twee parallelle elektroden van indiumtinoxide, een transparant en elektrisch geleidend materiaal. De nanobuisjes zijn willekeurig gerangschikt terwijl ze in gedeïoniseerd water zijn gesuspendeerd. Door een elektrisch veld aan te leggen, oriënteren ze zich verticaal. Dan verwarmt een infraroodlaser de vloeistof, het produceren van een donutvormige vortex van circulerende vloeistof tussen de twee elektroden. Deze vortex stelt de onderzoekers in staat de nanobuisjes te verplaatsen en te herpositioneren.

"Als we het elektrische veld toepassen, ze zijn onmiddellijk verticaal georiënteerd, en als we de laser toepassen, het begint een draaikolk, die hen meesleept in kleine nanobuisbossen, ' zei Wereley.

Het onderzoekspaper is geschreven door Mishra; Purdue afgestudeerde student Katherine Clayton; Universiteit van Louisville student Vanessa Velasco; Stuart J. Williams, een assistent-professor werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Louisville en directeur van het Integrated Microfluidic Systems Laboratory; en Wereley. Williams is een voormalig promovendus aan Purdue.

De techniek overwint beperkingen van andere methoden voor het manipuleren van deeltjes gemeten op de schaal van nanometers, of miljardsten van een meter. In dit onderzoek, de procedure werd gebruikt voor meerwandige koolstofnanobuisjes, dat zijn opgerolde ultradunne vellen koolstof die grafeen worden genoemd. Echter, volgens de onderzoekers met behulp van deze techniek kunnen andere nanodeeltjes zoals nanodraden en nanostaafjes op dezelfde manier worden gepositioneerd en in verticale richting worden gefixeerd.