Les chercheurs serrent le plastique de manière à ce qu'il ne se rétracte que dans un seul sens. Crédit :SungWoo Nam
(Phys.org) —Comment assembler un puzzle lorsque les pièces sont trop petites pour être ramassées ? Réduisez la distance entre eux.
Les ingénieurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign utilisent Shrinky Dinks, plastique qui rétrécit à haute température, combler l'écart entre les nanofils dans un réseau pour les rendre utiles pour les applications électroniques hautes performances. Le groupe a publié sa technique dans la revue Lettres nano .
Les nanofils sont extrêmement rapides, semi-conducteurs efficaces, mais pour être utile pour les applications électroniques, ils doivent être regroupés dans des matrices denses. Les chercheurs ont eu du mal à trouver un moyen d'assembler un grand nombre de nanofils afin qu'ils soient alignés dans la même direction et n'aient qu'une seule couche d'épaisseur.
« Les chimistes ont déjà fait un travail brillant en faisant en sorte que les nanofils présentent des performances très élevées. Nous n'avons tout simplement pas le moyen de les mettre dans un matériau que nous pouvons manipuler, " a déclaré le responsable de l'étude SungWoo Nam, professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'U. of I. "Avec l'approche de rétrécissement, les gens peuvent fabriquer des nanofils et des nanotubes en utilisant n'importe quelle méthode qu'ils aiment et utiliser l'action de rétrécissement pour les compacter en une densité plus élevée. »
Les chercheurs placent les nanofils sur le plastique Shrinky Dinks comme ils le feraient pour tout autre substrat, mais ensuite rétrécissez-le pour rapprocher les fils beaucoup plus ensemble. Cela leur permet de créer des réseaux très denses de nanofils d'une manière simple, manière flexible et très contrôlable.
Des chercheurs de l'Illinois utilisent du plastique qui rétrécit lorsqu'il est chauffé pour emballer des nanofils pour des applications électroniques. Crédit :SungWoo Nam
La méthode de rétrécissement a l'avantage supplémentaire d'aligner les nanofils à mesure qu'ils augmentent en densité. Le groupe de Nam a démontré comment même des fils décalés de plus de 30 degrés peuvent être parfaitement alignés avec leurs voisins après rétrécissement.
"Il y a de l'assemblage en même temps que la densité augmente, " Nam a dit, "donc même si les fils sont assemblés dans une direction désorientée, nous pouvons toujours utiliser cette approche."
Le plastique est serré avant la cuisson pour qu'il ne se rétracte que dans un sens, afin que les fils s'emballent mais ne se déforment pas. Le serrage à différents endroits pourrait diriger les tableaux dans des formations intéressantes, selon Nam. Les chercheurs peuvent également contrôler la densité des fils en faisant varier la durée de chauffage du plastique. Ils explorent également l'utilisation de lasers pour rétrécir avec précision le plastique selon des motifs spécifiques.
Nam a d'abord eu l'idée d'utiliser du plastique Shrinky Dinks pour assembler des nanomatériaux après avoir vu un dispositif microfluidique qui utilisait des canaux en plastique rétractable. Il s'est rendu compte que le degré élevé de rétrécissement et le faible coût du plastique pouvaient avoir un impact énorme sur l'assemblage et le traitement des nanofils pour les applications.
"Je suis intéressé par ce concept de synthèse de nouveaux matériaux assemblés à partir de blocs de construction à l'échelle nanométrique, " dit Nam. " Vous pouvez créer de nouvelles fonctions. Par exemple, des expériences ont montré qu'un film fait de nanofils emballés a des propriétés qui diffèrent un peu d'un film mince en cristal. »
Une application que le groupe explore actuellement est une cellule solaire à couche mince, fait de nanofils densément emballés, qui pourraient récupérer l'énergie de la lumière beaucoup plus efficacement que les cellules solaires à couche mince traditionnelles.
