La lumière polarisée chauffe et fait fondre sélectivement des nanofibres contenant des nanotiges d'or alignées dans un tapis hachuré lorsque la direction de polarisation est parallèle à la direction des nanofibres. Crédit :Joe Tracy, Université d'État de Caroline du Nord
(Phys.org) - Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point un moyen de faire fondre ou de « souder » des portions spécifiques de polymères en incorporant des nanoparticules alignées dans les matériaux. Leur technique, qui fait fondre les fibres selon une direction choisie à l'intérieur d'un matériau, peut conduire à plus fort, nanofibres et matériaux plus résistants.
Les physiciens Jason Bochinski et Laura Clarke, avec le scientifique des matériaux Joe Tracy, placé des nanotiges d'or spécifiquement alignées dans un matériau solide. Les nanotiges d'or absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde, en fonction de la taille et de l'orientation de la nanotige, puis ils convertissent cette lumière absorbée directement en chaleur. Dans ce cas, les nanotiges ont été conçues pour répondre à des longueurs d'onde lumineuses de 520 nanomètres (nm) dans un alignement horizontal et de 800 nm lorsqu'elles sont alignées verticalement. Les êtres humains peuvent voir la lumière à 520 nm (elle semble verte), alors que 808 nm est dans le spectre proche infrarouge, invisible à nos yeux.
Lorsque les différentes longueurs d'onde de la lumière ont été appliquées au matériau, ils ont fait fondre les fibres le long des directions choisies, tout en laissant les fibres environnantes en grande partie intactes.
"Être capable de chauffer des matériaux dans l'espace de cette manière nous donne la possibilité de manipuler des portions très spécifiques de ces matériaux, parce que les nanotiges localisent la chaleur, c'est-à-dire la chaleur qu'ils produisent n'affecte que le nanotige et son environnement immédiat, " dit Tracy.
Selon Bochinski, le travail a également des implications pour l'optimisation des matériaux qui ont déjà été fabriqués :« Nous pouvons utiliser la chaleur à l'échelle nanométrique pour modifier les caractéristiques mécaniques des objets en postproduction sans affecter leurs propriétés physiques, ce qui signifie plus d'efficacité et moins de déchets."
Les découvertes des chercheurs apparaissent dans Caractérisation des particules et des systèmes de particules . Le travail a été financé par des subventions de la National Science Foundation et de Sigma Xi. Les étudiants diplômés Wei-Chen Wu et Somsubhra Maity et l'ancien étudiant de premier cycle Krystian Kozek ont contribué au travail.
