Grupos de nanocables extremadamente pequeños en esta imagen se capturan con la ayuda de un microscopio electrónico. El patrón de agrupamiento, que se produce como resultado de la tensión superficial durante el proceso de fabricación, limita la utilidad de los cables, que se consideran un elemento central probable de una microelectrónica más potente, células solares, baterías y herramientas médicas.
(PhysOrg.com) - La tensión superficial no es una fuerza muy poderosa, pero es importante para las cosas pequeñas:chinches de agua, pintura, y, resulta, nanocables.
Los nanocables son tan pequeños que un cabello humano los empequeñecería; algunos tienen un diámetro de 150 mil millonésimas de metro. Debido a su pequeño tamaño, la tensión superficial que se produce durante el proceso de fabricación los une, limitando su utilidad. Esto es un problema porque los cables se ven como un elemento central potencial de microelectrónica nueva y más poderosa, células solares, baterías y herramientas médicas.
Pero en un artículo de la revista Interfaces y materiales aplicados ACS Ahora en línea, un investigador de ingeniería de la Universidad de Florida dice que ha encontrado una solución económica.
Kirk Ziegler, un profesor asistente de ingeniería química, dijo que los nanocables se fabrican con mayor frecuencia en la actualidad con un proceso que implica la inmersión de los cables.
Cuando esté completo, Se supone que cada cable debe sobresalir uno al lado del otro desde una superficie plana, como cerdas en un cepillo de dientes liliputiense. Pero Ziegler dijo que los cables son tan pequeños y tan flexibles que la tensión superficial los aglutina cuando se secan.
Los fabricantes utilizan una presión extremadamente alta para reducir la tensión superficial, pero Ziegler dijo que el proceso es difícil, caro y no propicio para la producción a gran escala.
Ziegler y Justin Hill, que se graduará de la UF con un doctorado en ingeniería química este verano, se dieron cuenta de que necesitaban introducir una fuerza que contrarrestara la de la tensión superficial. Se les ocurrió un proceso lo suficientemente simple como para lograrlo con una batería de nueve voltios. Los investigadores aplican una carga eléctrica a las nanoestructuras durante el proceso de fabricación, cargando cada pequeño cable y haciéndolo repeler a su vecino.
"A medida que los dos nanocables se acercan debido a la tensión superficial, las cargas similares en las puntas actúan para separarlas, ", Dijo Ziegler." El objetivo es obtener una fuerza neta cero en la estructura, para que los nanocables permanezcan rectos ".
Pruebas de superficies del tamaño de un portaobjetos de microscopio, cada uno contiene billones de nanocables, demostró que el procedimiento previene eficazmente la formación de grumos, Dijo Ziegler.
En esta imagen capturada con la ayuda de un microscopio electrónico, Los nanocables se mantienen erguidos como resultado de un nuevo proceso desarrollado por investigadores de ingeniería química de la Universidad de Florida. Los ingenieros aplican una carga eléctrica a la nanoestructura durante el proceso de fabricación, cargando cada cable y haciéndolo repeler a su vecino, contrarrestar la fuerza opuesta inducida por la tensión superficial. Los investigadores dicen que el proceso es económico y simple, un paso para hacer de los nanocables un componente más común de la electrónica, dispositivos médicos y células solares.
Los nanocables no han encontrado amplias aplicaciones comerciales hasta la fecha, pero Ziegler dijo que a medida que los ingenieros aprenden a hacerlos y manipularlos, podrían respaldar pilas y baterías solares mucho más eficientes porque proporcionan más superficie y mejores propiedades eléctricas.
"Ser capaz de empacar en una mayor densidad de nanocables le da una superficie mucho mayor, entonces comienzas a generar una mayor densidad de energía, " él dijo.
Ziegler dijo que los ingenieros biomédicos también están interesados en usar los cables para ayudar a administrar medicamentos a las células individuales. o para obstaculizar o estimular el crecimiento celular individual. La Universidad de Florida ha solicitado una patente sobre el proceso, añadió.
