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Nuevo Método de la Prevención de la Rajadura para las Películas Finas del Nanoparticle

Published on October 12, 2012 at 8:51 AM

La Fabricación de capas uniformes es un reto común de la ingeniería, y, al trabajar en el nanoscale, incluso las rajaduras o los defectos más minúsculos pueden ser un problema grande. La Nueva investigación de representantes técnicos de la Universidad de Pensilvania ha mostrado una nueva manera de evitar tales rajaduras al depositar las películas finas de nanoparticles.

El Nanoparticle filma la rajadura en ciertos espesores (se fue). Agregando capas de películas más finas, el quebrarse puede ser evitado (derecho).

La investigación fue llevada por el estudiante de tercer ciclo Jacob Prosser y el profesor adjunto Daeyeon Lee, del Departamento de la Ingeniería Química y Biomolecular en la Escuela de Penn de la Ingeniería y de la Ciencia Aplicada. El Estudiante de tercer ciclo Teresa Brugarolas y el estudiante universitario Steven Lee, también de la Ingeniería Química y Biomolecular, y profesor Adán Nolte del Instituto de Tecnología de Rose-Hulman participaron en la investigación.

Su trabajo fue publicado en las Cartas Nanas del gorrón.

Para generar una película del nanoparticle, las partículas deseadas se suspenden en un líquido conveniente, que está entonces fino y extendió por uniformemente la superficie con una variedad de métodos físicos. El líquido entonces se permite evaporarse, pero, como se seca, la película puede quebrarse como barro en el sol.

“Un método para prevenir quebrarse está modificando la química de la suspensión introduciendo los añadidos obligatorios allí, “Prosser dijo. “Solamente eso esencialmente está agregando un nuevo material a la película, que puede arruinar sus propiedades.”

Este dilema se destaca en el caso de los electrodos, los puntos de contacto en muchos dispositivos eléctricos que transfieran electricidad. Los dispositivos De Gama Alta, como ciertos tipos de células solares, tienen electrodos integrados por las películas del nanoparticle que conducto electrones, pero las rajaduras en las películas actúan como aisladores. Agregar un aglutinante a las películas compondría solamente el problema.

“Estos aglutinantes son generalmente los polímeros, que son los aisladores ellos mismos,” Lee dijeron. “Si usted los utiliza, usted no va a conseguir la propiedad apuntada, la conductividad, que usted quiere.”

Los Representantes Técnicos pueden prevenir las rajaduras con métodos de sequía alternativos, pero éstos implican temperaturas o las presiones ultraaltas y así equipo costoso y complicado. Un método barato y eficiente para prevenir las rajaduras sería un favor para cualquier número de procesos industriales.

La ubicuidad de quebrarse en este contexto, sin embargo, significa que los investigadores conocen el “espesor que se quiebra crítico” para muchos materiales. El descubrimiento vino cuando Prosser intentó hacer una película más fina que este umbral, después empilándolos juntos para hacer un compuesto del espesor deseado.

“Pensaba en cómo, en la pintura de edificios y de hogares, se utilizan las cubiertas múltiples,” Prosser dije. “Una razón de ésa es evitar quebrarse y pelar. Pensé que podría trabajar para estas películas también, así que le di un intento.”

“Éste es una de esas cosas donde, una vez que usted lo imagina,” Lee dijo, “él es tan obvio, pero este método ha evadido de alguna manera todo el mundo todos estos años.”

Una razón que esta aproximación pudo haber seguido siendo por probar es que es antiintuitivo que debe trabajar en absoluto.

El método los investigadores usados para hacer las películas se conoce como “barrena-capa.” Una cantidad exacta de la suspensión del nanoparticle - en este caso, las esferas del sílice en agua - se extiende por la superficie de la meta. La superficie entonces se hace girar rápidamente, haciendo la aceleración centrífuga enrarecer la suspensión sobre la superficie en una capa uniforme. La suspensión entonces se seca con la rotación continuada, hacer el agua de evaporarse y dejar las esferas del sílice detrás en una ordenación condensada.

Pero para hacer una segunda capa sobre este primera, otra caída de la suspensión líquida necesitaría ser puesta en los nanoparticles secados, algo que los quitaría normalmente. Sin Embargo, sorprendieron a los investigadores cuando seguía habiendo las capas secadas intacto después de que el proceso fuera relanzado 13 veces; el mecanismo exacto por el cual seguían siendo estable es algo de un misterio.

“Creemos que los nanoparticles están tirante en la superficie,” a Lee dijimos, “porque los bonos covalentes se están formando entre ellos aunque no los estamos exponiendo a las temperaturas altas. La inspiración para esa hipótesis vino de nuestro colega Rob Carpick. Su papel reciente de la Naturaleza estaba todo sobre cómo el sílice-sílice alisa los bonos del formulario en la temperatura ambiente; pensamos que esto trabajará con otras clases de óxidos metálicos.”

Fuente: http://www.upenn.edu

Last Update: 12. October 2012 09:20

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