Simulación de la distribución del campo eléctrico en un campo de ondas de superficie estacionaria bidimensional. Crédito:Penn State
(Phys.org) —Los componentes más pequeños se vuelven, cuanto más difícil es crear patrones de forma económica y reproducible, según un equipo interdisciplinario de investigadores de Penn State que, usando ondas sonoras, puede colocar nanocables en patrones repetibles para su uso potencial en una variedad de sensores, optoelectrónica y circuitos a nanoescala.
"Hay formas de crear estos dispositivos con litografía, pero es muy difícil crear patrones por debajo de 50 nanómetros usando litografía, "dijo Tony Jun Huang, profesor asociado de ciencias de la ingeniería y mecánica, Penn State. "Ahora es bastante sencillo fabricar nanomateriales metálicos utilizando química sintética. Nuestro proceso permite la transferencia de patrones de matrices de estos nanomateriales a sustratos que podrían no ser compatibles con la litografía convencional. Por ejemplo, podríamos hacer redes de cables y luego modelarlas en conjuntos de células vivas ".
Los investigadores observaron la colocación de nanocables metálicos en solución sobre un sustrato piezoeléctrico. Los materiales piezoeléctricos se mueven cuando se les aplica un voltaje eléctrico y crean un voltaje eléctrico cuando se comprimen.
En este caso, los investigadores aplicaron una corriente alterna al sustrato para que el movimiento del material creara una onda acústica de superficie permanente en la solución. Una onda estacionaria tiene ubicaciones de nodos que no se mueven, por lo que los nanocables llegan a estos nodos y permanecen allí.
Si los investigadores aplican solo una corriente, luego, los nanocables forman una matriz unidimensional con los nanocables alineados de la cabeza a la cola en filas paralelas. Si se utilizan corrientes perpendiculares, Se forma una cuadrícula bidimensional de ondas estacionarias y los nanocables se mueven a esos nodos de puntos de cuadrícula y forman un patrón tridimensional similar a una chispa.
"Debido a que el tono de las estructuras unidimensionales y bidimensionales es sensible a la frecuencia del campo de ondas acústicas de la superficie de pie, esta técnica permite el modelado de nanocables con espaciado y densidad ajustables, "informan los investigadores en una edición reciente de ACS Nano .
Simulación de la distribución del campo eléctrico en un campo de ondas de superficie estacionaria bidimensional. Crédito:Penn State
Los nanocables en solución se asentarán en su lugar sobre el sustrato cuando la solución se evapore, preservando el patrón. Los investigadores señalan que los nanocables modelados podrían luego transferirse a sustratos de polímeros orgánicos con buena precisión colocando el polímero en la parte superior de los nanocables y con una ligera presión. transferir los nanocables. Sugieren que los nanocables podrían luego transferirse a sustratos rígidos o flexibles del polímero orgánico utilizando técnicas de impresión por microcontacto que están bien desarrolladas.
"Realmente creemos que nuestra técnica puede ser extremadamente poderosa, ", dijo Huang." Podemos ajustar el patrón a la configuración que queremos y luego transferir los nanocables usando un sello de polímero ".
El espaciado de los nodos donde se depositan los nanocables se puede ajustar sobre la marcha cambiando la frecuencia y la interacción entre los dos campos eléctricos.
"Esto ahorraría mucho tiempo en comparación con la litografía u otros métodos de fabricación estática, "dijo Huang.
Los investigadores actualmente están investigando diseños más complejos.