Des amas de nanofils extrêmement minuscules dans cette image sont capturés à l'aide d'un microscope électronique. Le motif agglutiné, qui se produit en raison de la tension superficielle pendant le processus de fabrication, limite l'utilité des fils, qui sont considérés comme un élément central probable d'une microélectronique plus puissante, cellules solaires, batteries et outils médicaux.
(PhysOrg.com) -- La tension superficielle n'est pas une force très puissante, mais c'est important pour les petites choses - les punaises d'eau, Peinture, et, il s'avère, nanofils.
Les nanofils sont si petits qu'un cheveu humain les éclipserait - certains ont des diamètres de 150 milliardièmes de mètre. En raison de leur petite taille, la tension superficielle qui se produit pendant le processus de fabrication les rapproche, limitant leur utilité. C'est un problème car les fils sont considérés comme un élément central potentiel d'une microélectronique nouvelle et plus puissante, cellules solaires, batteries et outils médicaux.
Mais dans un article du journal Matériaux et interfaces appliqués ACS maintenant en ligne, un chercheur en ingénierie de l'Université de Floride affirme avoir trouvé une solution peu coûteuse.
Kirk Ziegler, professeur assistant en génie chimique, lesdits nanofils sont aujourd'hui le plus souvent réalisés avec un procédé qui implique l'immersion des fils.
Une fois terminé, chaque fil est censé pousser juste à côté de l'autre à partir d'une surface plane, comme les poils d'une brosse à dents lilliputienne. Mais Ziegler a déclaré que les fils sont si petits et si flexibles que la tension superficielle les agglomère lorsqu'ils sont séchés.
Les fabricants utilisent une pression extrêmement élevée pour réduire la tension superficielle, mais Ziegler a dit que le processus est difficile, cher et peu propice à la production à grande échelle.
Ziegler et Justin Hill, qui sera diplômé de l'UF avec un doctorat en génie chimique cet été, réalisé qu'ils devaient introduire une force qui contrecarre celle de la tension superficielle. Ils ont proposé un processus assez simple pour être réalisable avec une batterie de neuf volts. Les chercheurs appliquent une charge électrique aux nanostructures pendant le processus de fabrication, chargeant chaque petit fil et le faisant repousser son voisin.
"Alors que les deux nanofils se rapprochent l'un de l'autre à cause de la tension superficielle, les charges similaires aux extrémités agissent pour les séparer, " a déclaré Ziegler. " L'objectif est d'obtenir une force nette nulle sur la structure, donc les nanofils se tiennent droits."
Tests de surfaces de la taille d'une lame de microscope, contenant chacun des milliards de nanofils, a montré que la procédure prévient efficacement l'agglutination, dit Ziegler.
Dans cette image prise à l'aide d'un microscope électronique, les nanofils tiennent debout grâce à un nouveau processus développé par des chercheurs en génie chimique de l'Université de Floride. Les ingénieurs appliquent une charge électrique à la nanostructure pendant le processus de fabrication, chargeant chaque fil et le faisant repousser son voisin, contrecarrer la force opposée induite par la tension superficielle. Les chercheurs disent que le processus est peu coûteux et simple, une étape pour faire des nanofils un constituant plus courant de l'électronique, dispositifs médicaux et cellules solaires.
Les nanofils n'ont pas trouvé d'applications commerciales étendues à ce jour, mais Ziegler a dit qu'à mesure que les ingénieurs apprennent à les fabriquer et à les manipuler, ils pourraient soutenir des cellules solaires et des batteries beaucoup plus efficaces car elles offrent une plus grande surface et de meilleures propriétés électriques.
"Le fait de pouvoir emballer une densité plus élevée de nanofils vous donne une surface beaucoup plus élevée, vous commencez donc à générer une densité d'énergie plus élevée, " il a dit.
Ziegler a déclaré que les ingénieurs biomédicaux sont également intéressés à utiliser les fils pour aider à administrer des médicaments à des cellules individuelles, ou pour entraver ou encourager la croissance cellulaire individuelle. L'Université de Floride a déposé un brevet sur le procédé, il ajouta.
