(Phys.org) - Vous ne penseriez pas que la force mécanique - le genre simple utilisé pour éjecter les clients indisciplinés des bars, ferrer un cheval ou graver les chiffres en relief sur les cartes de crédit – pourrait traiter les nanoparticules plus subtilement que la chimie la plus avancée.

Encore, dans un article récent de Communication Nature , Hongyou Fan, chercheur au Sandia National Laboratories, et ses collègues semblent avoir pris un départ dans ce sens.

Leur méthode nouvellement brevetée et originale utilise une simple pression - une sorte de gaufrage de haute technologie - pour produire des résultats plus fins et plus propres dans la formation de nanostructures d'argent que les méthodes chimiques, qui non seulement sont inflexibles dans leurs résultats, mais laissent des sous-produits nocifs à éliminer.

Fan appelle son approche "une méthode de fabrication simple basée sur les contraintes" qui, lorsqu'il est appliqué à des réseaux de nanoparticules, forme de nouvelles nanostructures aux propriétés ajustables.

« Il existe un grand marché potentiel pour cette technologie, " Il a dit. " Il peut être facilement et directement intégré dans les lignes de fabrication industrielles actuelles sans créer de nouveaux équipements coûteux et spécialisés. "

A déclaré le co-auteur de Sandia, Paul Clem, "Il s'agit d'une méthode fondamentale qui devrait permettre une variété d'appareils, y compris l'électronique flexible comme les antennes, capteurs chimiques et détecteurs de contrainte." Il produirait également des électrodes transparentes pour les cellules solaires et des diodes électroluminescentes organiques, dit Clém.

La méthode a été inspirée des processus de gaufrage industriels dans lesquels un masque à motifs est appliqué avec une pression externe élevée pour créer des motifs dans le substrat, a dit le ventilateur. « Dans notre technologie, deux enclumes de diamant ont été utilisées pour prendre en sandwich des films minces nanoparticulaires. Cette contrainte externe a induit manuellement des transitions dans le film qui a synthétisé de nouveaux matériaux, " il a dit.

La pression, livré par deux platines diamant serrées par quatre vis à tout réglage contrôlé, bergers des nanosphères d'argent dans n'importe quel volume désiré. La proximité crée des conditions qui produisent des nanotiges, des nanofils et des nanofeuilles à des épaisseurs et des longueurs choisies plutôt que le résultat unique d'un processus chimique, sans résidus nocifs pour l'environnement.

Alors que les expériences rapportées dans l'article ont été réalisées avec de l'argent, le métal le plus recherché car il est le plus conducteur, stable et optiquement intéressant et devient transparent à certaines pressions - la méthode a également été montrée pour fonctionner avec de l'or, platine et autres nanoparticules métalliques

Clem a déclaré que les chercheurs commencent maintenant à travailler avec des semi-conducteurs.

Bill Hammetter, directeur du laboratoire des matériaux avancés de Sandia, mentionné, "Hongyou a découvert un moyen de construire une structure dans une autre structure - une capacité que nous n'avons pas maintenant au niveau nanométrique. Huit ou neuf gigapascal - la quantité de pression à laquelle le changement de phase et les nouveaux matériaux se produisent - ne sont pas difficiles à atteindre. Toute industrie disposant d'un équipement de gaufrage pourrait déposer une pellicule d'argent sur un morceau de papier, construire un motif conducteur, puis retirez le matériau étranger et restez avec le motif. Un revêtement de nanoparticules qui peut s'intégrer dans une autre structure a une certaine fonctionnalité que nous n'avons pas actuellement. C'est une découverte qui n'a pas été commercialisée, mais pourrait être fait aujourd'hui avec le même équipement utilisé par quiconque fabrique des cartes de crédit."

La méthode peut être utilisée pour configurer de nouveaux types de matériaux. Par exemple, sous pression, les dimensions des réseaux de nanoparticules tridimensionnelles ordonnées diminuent. En fabriquant une structure dans laquelle les parois en sandwich assurent en permanence cette pression, le réseau de nanoparticules restera à un état constant, capable de transmettre la lumière et l'électricité avec des caractéristiques spécifiques. Ce réglage fin régulé par la pression de la séparation des particules permet une étude contrôlée des phénomènes optiques et électriques dépendant de la distance.

À des pressions encore plus élevées, les nanoparticules sont contraintes de fritter, ou caution, formant de nouvelles classes de nanostructures chimiquement et mécaniquement stables qui n'ont plus besoin de surfaces de retenue. Ceux-ci ne peuvent pas être fabriqués en utilisant les méthodes chimiques actuelles.

Selon la taille, composition et orientation de phase des réseaux de nanoparticules initiaux, une variété de nanostructures ou de nanocomposites et de réseaux interconnectés en 3D sont réalisables.

Les processus de synthèse induits par le stress sont simples et propres. Aucun traitement thermique ou purification supplémentaire n'est nécessaire pour éliminer les sous-produits de la réaction.