La sonde chauffée d'un microscope à force atomique fait fondre un composite nanoparticule-polymère lui permettant de s'écouler sur une surface. Le nanocomposite peut être utilisé tel quel ou les nanoparticules libérées avec un plasma d'oxygène. (Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'UIUC et de la NRL.)
(PhysOrg.com) -- Des scientifiques du Naval Research Laboratory et de l'Université de l'Illinois-Urbana Champaign ont récemment signalé une nouvelle technique pour écrire directement des composites de nanoparticules et de polymères.
Ces dernières années ont vu des avancées significatives dans les propriétés obtenues par ces deux matériaux, les chercheurs ont donc commencé à mélanger ces matériaux en nanocomposites qui accèdent aux propriétés des deux matériaux. La formation de ces nanocomposites en structures a été délicate car chaque nanocomposite nécessiterait un ensemble particulier de solvants ou un revêtement de surface particulier. Pour résoudre ce problème, l'équipe du LNR et de l'UIUC a développé un moyen générique pour déposer de nombreux nanocomposites sur plusieurs surfaces avec une précision à l'échelle nanométrique. Des nanoparticules métalliques qui étaient conductrices, de minuscules nanoparticules magnétiques, et des nanoparticules qui brillaient, ont tous été déposés à l'aide de cette seule technique.
La technique s'appuie sur des travaux antérieurs utilisant des sondes de microscopie à force atomique (AFM) comme stylos pour produire des motifs à l'échelle nanométrique. Le mélange polymère-nanocomposite est appliqué sur la sonde. Lorsque la sonde est chauffée, il agit comme un fer à souder miniature pour déposer le nanocomposite. « Cette technique simplifie grandement le dépôt des nanocomposites, " a déclaré Paul E. Sheehan, chef de la section des nanosciences de surface et de la technologie des capteurs au NRL à Washington, D.C. "Vous n'avez plus besoin de passer six mois à peaufiner la chimie de la surface ou du nanocomposite pour réaliser le dépôt."
La technique résout également un problème courant lors du dépôt de matériaux mous comme les polymères et les nanocomposites. Les solvants et les procédures de modelage pour le dépôt de matériaux souples peuvent endommager tout matériau souple déjà déposé. Par conséquent, il peut être assez difficile de déposer de nombreux matériaux différents de ce type. "Notre capacité à contrôler les sources de chaleur à l'échelle nanométrique permet un traitement thermique local de ces nanocomposites, " dit William King, Kritzer Faculty Scholar au Département des sciences mécaniques et du génie de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Cela ouvre une porte à l'écriture directe de structures très complexes.
Bien que les nanoparticules soient généralement dispersées dans le nanocomposite, les chercheurs ont découvert qu'en ajustant la chimie des nanoparticules, ils pouvaient forcer les nanoparticules à s'aligner. "Avec la bonne chimie, les forces dans le polymère guideront les nanoparticules en rangées minces." Des rangées de nanoparticules de moins de 10 nm de large ont été écrites, plus étroit que toute autre technique d'écriture directe. Le chapelet de nanoparticules magnétiques devrait être utile pour étudier les interactions magnétiques aux plus petites échelles. "En combinant avec notre technique de nanolithographie, ces minuscules nanostructures magnétiques peuvent être ajoutées aux dispositifs électroniques ou MEMS actuels pour améliorer leurs capacités." dit Woo Kyung Lee. "Ces capacités et celles des autres nanocomposites peuvent trouver de nouvelles applications de la microélectronique aux dispositifs biomédicaux."
La technique a été publiée le 13 janvier, 2010, dans la revue Lettres nano . La recherche a été parrainée par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
