Ce graphique illustre un système qui utilise un laser et un champ électrique pour positionner et aligner avec précision des nanotubes de carbone, représentant un nouvel outil potentiel pour assembler des capteurs et des dispositifs à partir de minuscules nanotubes et nanofils. Les deux images au microscope en bas montrent les nanotubes alignés (à gauche) et revenant à leur orientation aléatoire après que le champ électrique et le laser ont été éteints. Crédit :Purdue University image/Avanish Mishra et Steven Wereley
Un système qui utilise un laser et un courant électrique pour positionner et aligner avec précision les nanotubes de carbone représente un nouvel outil potentiel pour créer des dispositifs électroniques à partir de minuscules fibres.
Parce que les nanotubes de carbone ont des propriétés thermiques et électriques uniques, ils peuvent avoir des applications futures dans le refroidissement électronique et comme dispositifs dans les puces électroniques, capteurs et circuits. Pouvoir orienter les nanotubes de carbone dans la même direction et les positionner précisément pourrait permettre d'utiliser ces nanostructures dans de telles applications.
Cependant, il est difficile de manipuler quelque chose de si petit que des milliers d'entre eux tiennent dans le diamètre d'une seule mèche de cheveux, a déclaré Steven T. Wereley, professeur de génie mécanique à l'Université Purdue.
"Une des choses que nous pouvons faire avec cette technique est d'assembler des nanotubes de carbone, les mettre où l'on veut et en faire des structures compliquées, " il a dit.
Les nouveaux résultats de la recherche menée par Avanish Mishra, doctorant à Purdue, sont détaillés dans un article paru en ligne le 24 mars dans le journal. Microsystèmes et nano-ingénierie , publié par Nature Publishing Group.
La technique, appelé structuration électrocinétique rapide (REP), utilise deux électrodes parallèles en oxyde d'indium-étain, un matériau transparent et électriquement conducteur. Les nanotubes sont disposés de manière aléatoire en suspension dans de l'eau déminéralisée. L'application d'un champ électrique les fait s'orienter verticalement. Puis un laser infrarouge chauffe le fluide, produisant un vortex en forme de beignet de liquide circulant entre les deux électrodes. Ce vortex permet aux chercheurs de déplacer les nanotubes et de les repositionner.
"Quand on applique le champ électrique, ils sont immédiatement orientés verticalement, et puis quand on applique le laser, ça commence un vortex, qui les entraîne dans de petites forêts de nanotubes, " a déclaré Wereley.
Le document de recherche a été rédigé par Mishra; Katherine Clayton, étudiante diplômée de Purdue; Vanessa Velasco, étudiante à l'Université de Louisville; Stuart J. Williams, professeur adjoint de génie mécanique à l'Université de Louisville et directeur du Laboratoire de systèmes microfluidiques intégrés ; et Wereley. Williams est un ancien doctorant à Purdue.
La technique surmonte les limitations des autres méthodes de manipulation de particules mesurées à l'échelle du nanomètre, ou des milliardièmes de mètre. Dans cette étude, la procédure a été utilisée pour des nanotubes de carbone multiparois, qui sont des feuilles de carbone ultrafines enroulées appelées graphène. Cependant, selon les chercheurs, en utilisant cette technique, d'autres nanoparticules telles que les nanofils et les nanotiges peuvent être positionnées de manière similaire et fixées en orientation verticale.
