(Phys.org) —Les composants plus petits deviennent, plus il est difficile de créer des motifs de manière économique et reproductible, selon une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Penn State qui, utilisant des ondes sonores, peut placer des nanofils dans des motifs reproductibles pour une utilisation potentielle dans une variété de capteurs, l'optoélectronique et les circuits nanométriques.

"Il existe des moyens de créer ces appareils avec la lithographie, mais il est très difficile de créer des motifs en dessous de 50 nanomètres en utilisant la lithographie, " a déclaré Tony Jun Huang, professeur agrégé de sciences de l'ingénieur et de mécanique, État de Penn. « Il est maintenant assez simple de fabriquer des nanomatériaux métalliques à l'aide de la chimie de synthèse. Notre procédé permet le transfert de motifs de matrices de ces nanomatériaux sur des substrats qui pourraient ne pas être compatibles avec la lithographie conventionnelle. Par exemple, nous pourrions créer des réseaux de fils, puis les modeler en réseaux de cellules vivantes. »

Les chercheurs ont examiné le placement de nanofils métalliques en solution sur un substrat piézoélectrique. Les matériaux piézoélectriques se déplacent lorsqu'une tension électrique leur est appliquée et créent une tension électrique lorsqu'ils sont comprimés.

Dans ce cas, les chercheurs ont appliqué un courant alternatif au substrat de sorte que le mouvement du matériau crée une onde acoustique de surface stationnaire dans la solution. Une onde stationnaire a des emplacements de nœuds qui ne bougent pas, les nanofils arrivent donc à ces nœuds et y restent.

Si les chercheurs n'appliquent qu'un seul courant, puis les nanofils forment un réseau unidimensionnel avec les nanofils alignés tête-bêche en rangées parallèles. Si des courants perpendiculaires sont utilisés, une grille bidimensionnelle de formes d'ondes stationnaires et les nanofils se déplacent vers ces nœuds de point de grille et forment un motif en forme d'étincelle tridimensionnel.

"Parce que le pas des structures unidimensionnelles et bidimensionnelles est sensible à la fréquence du champ d'onde acoustique de surface debout, cette technique permet la structuration de nanofils avec un espacement et une densité réglables, " rapportent les chercheurs dans un récent numéro de ACS Nano .

Les nanofils en solution vont se déposer sur le substrat lors de l'évaporation de la solution, en préservant le motif. Les chercheurs notent que les nanofils à motifs pourraient ensuite être transférés sur des substrats polymères organiques avec une bonne précision en plaçant le polymère sur le dessus des nanofils et avec une légère pression, transférer les nanofils. Ils suggèrent que les nanofils pourraient ensuite être transférés sur des substrats rigides ou flexibles à partir du polymère organique en utilisant des techniques d'impression par microcontact bien développées.

"Nous pensons vraiment que notre technique peut être extrêmement puissante, ", a déclaré Huang. "Nous pouvons ajuster le motif à la configuration que nous voulons, puis transférer les nanofils à l'aide d'un tampon en polymère."

L'espacement des nœuds où se déposent les nanofils peut être ajusté à la volée en changeant la fréquence et l'interaction entre les deux champs électriques.

« Cela permettrait de gagner beaucoup de temps par rapport à la lithographie ou à d'autres méthodes de fabrication statiques, " dit Huang.

Les chercheurs étudient actuellement des conceptions plus complexes.