La sonda calentada de un microscopio de fuerza atómica funde un compuesto de nanopartículas y polímero que le permite fluir sobre una superficie. El nanocompuesto se puede utilizar tal cual o las nanopartículas liberadas con un plasma de oxígeno. (Imagen cortesía de UIUC y NRL.)
(PhysOrg.com) - Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval y la Universidad de Illinois-Urbana Champaign informaron recientemente sobre una nueva técnica para escribir directamente compuestos de nanopartículas y polímeros.
Los últimos años han visto avances significativos en las propiedades logradas por estos dos materiales, y así los investigadores han comenzado a mezclar estos materiales en nanocomposites que acceden a las propiedades de ambos materiales. Transformar estos nanocompuestos en estructuras ha sido complicado ya que cada nanocompuesto requeriría un conjunto particular de solventes o un recubrimiento de superficie particular. Para resolver este problema, El equipo de NRL y UIUC desarrolló un medio genérico para depositar muchos nanocomposites en múltiples superficies con precisión a nanoescala. Nanopartículas metálicas que estaban conduciendo, diminutas nanopartículas magnéticas, y nanopartículas que brillaban todos fueron depositados usando esta técnica.
La técnica se basa en trabajos anteriores que utilizan sondas de microscopía de fuerza atómica (AFM) como bolígrafos para producir patrones a escala nanométrica. La mezcla de polímero y nanocompuesto se recubre sobre la sonda. Cuando la sonda se calienta, actúa como un soldador en miniatura para depositar el nanocompuesto. "Esta técnica simplifica enormemente la deposición de nanocompuestos, "dijo Paul E. Sheehan, jefe de la Sección de Nanociencia de Superficie y Tecnología de Sensores en NRL en Washington, D.C. "Ya no es necesario pasar medio año modificando la química de la superficie o el nanocompuesto para lograr la deposición".
La técnica también resuelve un problema común al depositar materiales blandos como polímeros y nanocomposites. Los solventes y los procedimientos de modelado para depositar materiales blandos pueden dañar cualquier material blando ya depositado. Como consecuencia, puede resultar bastante difícil depositar muchos de estos materiales diferentes. "Nuestra capacidad para controlar fuentes de calor a escala nanométrica permite el procesamiento térmico local de estos nanocompuestos, "dice William King, Becario de la Facultad Kritzer en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Mecánica de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Esto abre una puerta a la escritura directa de estructuras muy complejas.
Aunque las nanopartículas se dispersaron típicamente por todo el nanocompuesto, los investigadores descubrieron que al ajustar la química de las nanopartículas podían forzar la alineación de las nanopartículas. "Con la química adecuada, las fuerzas en el polímero guiarán las nanopartículas en filas delgadas ". Se escribieron filas de nanopartículas de menos de 10 nm de ancho, más estrecho que cualquier otra técnica de escritura directa. La cadena de nanopartículas magnéticas debería ser útil para estudiar interacciones magnéticas en las escalas más pequeñas. "Combinando con nuestra técnica nanolitográfica, estas diminutas nanoestructuras magnéticas se pueden agregar a los dispositivos electrónicos o MEMS actuales para mejorar sus capacidades". dice Woo Kyung Lee. "Estas capacidades y las de los otros nanocompuestos pueden encontrar aplicaciones novedosas, desde la microelectrónica hasta los dispositivos biomédicos".
La técnica fue publicada el 13 de enero de 2010, en el diario Nano letras . La investigación fue patrocinada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA).
