Simulação da distribuição do campo elétrico em um campo de ondas de superfície permanente bidimensional. Crédito:Penn State
(Phys.org) —Os componentes menores se tornam, mais difícil é criar padrões de forma econômica e reproduzível, de acordo com uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Penn State que, usando ondas sonoras, pode colocar nanofios em padrões repetíveis para uso potencial em uma variedade de sensores, optoeletrônica e circuitos em nanoescala.
"Existem maneiras de criar esses dispositivos com litografia, mas é muito difícil criar padrões abaixo de 50 nanômetros usando litografia, "disse Tony Jun Huang, professor associado de ciência da engenharia e mecânica, Estado de Penn. "É bastante simples agora fazer nanomateriais de metal usando química sintética. Nosso processo permite a transferência de padrões de matrizes desses nanomateriais para substratos que podem não ser compatíveis com a litografia convencional. Por exemplo, poderíamos fazer redes de fios e depois padronizá-los em arranjos de células vivas. "
Os pesquisadores analisaram a colocação de nanofios metálicos em solução em um substrato piezoelétrico. Os materiais piezoelétricos se movem quando uma voltagem elétrica é aplicada a eles e criam uma voltagem elétrica quando são comprimidos.
Nesse caso, os pesquisadores aplicaram uma corrente alternada ao substrato para que o movimento do material criasse uma onda acústica de superfície permanente na solução. Uma onda estacionária tem localizações de nós que não se movem, então os nanofios chegam a esses nós e permanecem lá.
Se os pesquisadores aplicarem apenas uma corrente, em seguida, os nanofios formam uma matriz unidimensional com os nanofios alinhados cabeça com cauda em filas paralelas. Se correntes perpendiculares forem usadas, uma grade bidimensional de ondas estacionárias se forma e os nanofios se movem para esses nós de pontos da grade e formam um padrão tridimensional semelhante a faíscas.
"Como o tom das estruturas unidimensionais e bidimensionais é sensível à frequência do campo de onda acústica da superfície estacionária, esta técnica permite a padronização de nanofios com espaçamento e densidade ajustáveis, "relatam os pesquisadores em uma edição recente da ACS Nano .
Simulação da distribuição do campo elétrico em um campo de ondas de superfície permanente bidimensional. Crédito:Penn State
Os nanofios em solução irão se estabelecer no substrato quando a solução evaporar, preservando o padrão. Os pesquisadores observam que os nanofios padronizados podem então ser transferidos para substratos de polímero orgânico com boa precisão, colocando o polímero no topo dos nanofios e com uma leve pressão, transferir os nanofios. Eles sugerem que os nanofios poderiam então ser transferidos para substratos rígidos ou flexíveis do polímero orgânico usando técnicas de impressão por microcontato bem desenvolvidas.
"Nós realmente achamos que nossa técnica pode ser extremamente poderosa, "disse Huang." Podemos ajustar o padrão para a configuração que queremos e, em seguida, transferir os nanofios usando um selo de polímero. "
O espaçamento dos nós onde os nanofios se depositam pode ser ajustado em tempo real, alterando a frequência e a interação entre os dois campos elétricos.
"Isso economizaria muito tempo em comparação com a litografia ou outros métodos de fabricação estática, "disse Huang.
Os pesquisadores estão atualmente investigando projetos mais complexos.
