Mange tror at nanoteknologi kan løse mange problemer innenfor batteriteknologi og solcellekapasitet, og for å gjøre transistorer enda mindre og tettere, slik at man kan øke både lagringskapasitet og regnekapasitet til datamaskiner. Skulle man etter hvert klare å lage en fungerende kvantedatamaskin, vil dette mest sannsynlig være blant annet takket være nanoteknologi.
Nanoteknologi dreier seg om forskning og utvikling av og med med nanomaterialer. Dette er materialer som er så små, at man må bruke nanometerskalaen for å måle dem. For ordens skyld er en nanometer en milliarddel av en meter og en milliondel av en millimeter. En nanoledning kan fort være mer enn 10.000 ganger tynnere enn et menneskehår!
Vanskelig å masseprodusere
Problemet er at jo mindre komponentene blir, desto vanskeligere er det å sette dem sammen på en økonomisk og reproduserbar måte. Hittil har nanoforskning bidratt til en del imponerende prototyper av både solceller, batterikonsept og transistorer, men å masseprodusere dem har vist seg svært problematisk.
Lydbølger
Nå har et tverrfaglig forskningslag på Penn State University i Pennsylvania funnet en måte å plassere nanoledninger i et repeterende mønster, takket være bruken av lydbølger.
– Det finnes måter å lage slike enheter ved hjelp av litografi, men det er veldig vanskelig å lage mønstre under 50 nanometer med litografi, sier Tony Jun Huang, førsteamanuensis i ingeniørvitenskap og mekanikk ved Penn State.
– Nå er det ganske enkelt å lage metalliske nanomaterialer ved bruk av syntetisk kjemi. Vår prosess tillater en kontinuerlig overføring av disse nanomaterialene til overflater som ikke nødvendigvis er kompatible med konvensjonell litografi. For eksempel kan vi lage nettverk med ledninger og deretter plassere dem på en rekke levende celler.
Piezoelektrisitet
Forskerne har jobbet med å plassere metalliske nanoledninger i en flytende løsning på en såkalt piezoelektrisk overflate. Piezoelektriske materialer forandrer form når man sender elektrisitet gjennom dem, og motsatt genererer de elektrisitet når man forandrer formen på dem. Denne effekten er eksempelvis viktig når man skal generere supersoniske lydbølger.
Ved å sende vekselstrøm inn i den piezoelektriske overflaten, lager materialets bevegelse en stående lydbølge. En stående bølge har noder (knutepunktene som markerer begynnelsen og slutten av en lydbølge) som ikke flytter på seg. Nanoledningene flytter seg til disse nodene og blir der.
Dersom forskerne tilfører bare én strøm, vil nanoledningene legge seg i en endimensjonal rekke. Sendes strømmer i to retninger vinkelrett i forhold til hverandre (for eksempel en mot nord og en mot øst), vil et todimensjonalt rutenett av stående bølger forme seg, og nanoledningene flytter seg til krysspunktene i rutenettet og danner et ”tredimensjonalt, gnistaktig mønster,” i følge en rapport i tidsskriftet ACS Nano.
Når løsningen fordunster, vil nanolendingene holde seg på plass i mønsteret. Disse kan så overføres til overflater av organisk polymer (for eksempel plast) ved å presse polymeret ned på overflaten med nanoledninger. Deretter kan polymeret brukes til å frakte nanoledningene til en ny overflate, enten fast eller fleksibel.
– Vi mener virkelig at vår teknikk kan være ekstremt effektiv, sier Huang. – Vi kan finjustere mønsteret til den konfigurasjonen vi ønsker og deretter overføre nanoledningene med et polymerstempel.
Avstanden mellom nodene hvor nanoledningene legges kan justeres på direkten ved å forandre frekvensen og samhandlingen mellom de to elektriske feltene. Dette sparer tid og kan gjøre masseproduksjon av elektriske nanokretser og nanotransistorer enklere.
Forskningen støttes av National Institutes of Health, National Science Foundation og Penn State Center for Nanoscale Science.
Kilde: sciencedaily.com
