Desenvolvimento da primeira tecnologia de fabricação de nanofio de polímero funcional por irradiação de laser pulsado
p Imagem do microscópio eletrônico de transmissão de varredura de um nanofio de poliestireno contendo nanopartículas de óxido de ferro. A seta amarela mostra a superfície do nanofio, e a seta vermelha mostra nanopartículas de óxido de ferro que existem no interior do nanofio. (Foto cortesia da Hitachi High-Technologies Corporation)
p Pesquisadores japoneses cultivaram nanofios de polímero seletivamente usando apenas irradiação com laser pulsado, em uma região limitada à área de irradiação. Eles também conseguiram conferir diversas funcionalidades aos nanofios por dopagem com várias espécies de nanomateriais. p Os nanofios de polímero apresentam vantagens importantes para aplicações industriais em comparação com os nanofios feitos de materiais inorgânicos. Por serem extremamente flexíveis e opticamente transparentes, ampla aplicação é esperada em novos campos de nanodispositivos, como sensores, dispositivos emissores de luz, dispositivos de comutação ótica, e outros. Contudo, não havia sido possível resolver dois problemas que impediam a aplicação prática de nanodispositivos utilizando nanofios poliméricos. Um era a necessidade de reduzir substancialmente o tamanho do nanofio, e a outra era a adição de vários dopantes para conferir novas funções. No presente trabalho, os pesquisadores do NIMS propuseram um método extremamente simples usando apenas um laser pulsado, que é completamente diferente do método de fabricação convencional, e simultaneamente resolveu os dois problemas acima mencionados.
p Os nanodispositivos têm chamado a atenção porque novas funções que não eram possíveis com os dispositivos convencionais podem ser obtidas utilizando o efeito do tamanho quântico, que se manifesta pela primeira vez quando o tamanho de um dispositivo é reduzido ao seu limite final. A fim de obter o efeito do tamanho quântico, é necessário refinar o diâmetro dos nanofios para vários 10 nm ou menos. Os moldes são usados na técnica de fabricação de nanofios convencional, mas a fabricação por este método foi limitada a fios comparativamente grossos com diâmetros de vários 100 nm. Além disso, com a técnica convencional, nanofios de polímero foram extraídos do molde por ataque ácido (dissolução) do molde com um forte agente químico, e só era possível usar polímeros que não fossem danificados pelo produto químico.
p Nesta pesquisa pioneira, a equipe NIMS desenvolveu uma técnica completamente nova, que é o primeiro do tipo no mundo, simplesmente irradiando um laser altamente controlado no material sem o uso de um molde, causando assim a formação de um nanofio na posição de irradiação, como se estivesse crescendo. Também foi possível conferir diversas funções aos nanofios formados, que tinha sido difícil até agora, adicionando vários contaminantes ao material de partida.
p Como esta técnica de fabricação de nanofio de polímero funcional recentemente desenvolvida pode ser aplicada a nanomateriais funcionais arbitrários e diversos polímeros conforme necessário, a aplicação prática dos materiais poliméricos funcionais obtidos por este método é esperada no futuro em campos como a fiação para substratos flexíveis de telefones inteligentes, onde o desenvolvimento cada vez mais ativo é antecipado, e em materiais flexíveis de alta permeabilidade magnética em antenas para dispositivos eletrônicos portáteis, onde a miniaturização é necessária.