宾夕法尼亚州立大学工程师证明 ‘混合纳米制造’ 系统

纳米结构的属性，不能以任何其他方式，源自精确控制的结构组成和几何。不幸的是，同时实现高水平的这两个特性控制可具有挑战性。自下而上，自组装方法可以仔细定制的化学组成的纳米粒子，但在他们控制的形状或大小的纳米结构生成从这些小部件能力有限。相反，自上而下制造技术可以使纳米结构精确的几何规格，但通常需要牺牲来自在附近原子尺寸的化学组成及其控件的属性。

在宾夕法尼亚大学工程学院和应用科学的研究者已经证明一种结合这两种方法，要有一个有用的组合的光学和磁学性质的纳米棒。

主要的金纳米粒子组成，这些杆的共鸣某些频率的偏振光，但只有当他们在同一方向排列。这些金纳米粒子结合成的铁酸锌使他们”超顺磁”，意思他们会改变响应外部磁场的方向。

这两个属性的组合意味着他们可以用在应用程序中像”智能窗”，这将调整波长的光他们传输的命令。能够定制特定的长宽比例和大小的这些纳米棒手段潘队可以控制哪些部件电磁频谱中的他们之间的交互。

研究者的混合纳米制造技术也显示生产不同种类的需求自定义纳米结构，使用纳米晶注入胶体”油墨”和刻的模板类似于那些在平版印刷机中找到更具可扩展性路径。

工程师们的研究结果发表在自然纳米技术。它由切丽 · 卡根，斯蒂芬 J.人声教授在电气和系统工程和材料科学与工程部门和明亮张，她的实验室成员主持。

克里斯托弗 · 默里，佩恩集成知识教授与部门材料科学与工程中应用的科学与工程学院和艺术学院和科学、 纳德 Engheta，H.Nedwill 拉姆齐教授的电气和系统工程，在化学中的约会和詹姆斯 · 吉河，在艺术与科学的物理及天文学教授也促进了工作。

纳米技术专家有兴趣制作”智能”材料的新方法 — — 那些可以改变在对外部刺激反应，喜欢光、 热或磁场。由金纳米粒子的聚能杆式结构可以交互、 散点图或阻止不同波长的光线取决于他们的取向。如果有一种远程控制的这些粒子旋转的方法，他们可以使用在各种应用程序，如”智能”的窗口。

“能够更改所用的红外灯窗口块将是伟大的热管理，”卡根说。”你可以改变方向的粒子根据季节或一天的时间。

这种组合光学和磁学性质不是与生俱来的然而。宾夕法尼亚大学研究人员旨在解决这个问题的超顺磁性锌铁氧体粒子注入金纳米棒。

所面临的挑战是在同时控制成品结构形状与尺寸的同时保持颗粒适当的平衡。

“金颗粒作为一种将锌铁氧体颗粒添加到的脚手架，”张说。”但我们需要结合两种制造技术得到黄金，以锌铁氧体的正确比率 — — 3 对 1 卷中 — — 同时也保持正确的形状。特定几何形状的棒的是光的什么决定了电浆的频率，他们与交互的光谱范围”

卡根和默里的群体有丰富的经验，在使胶体纳米”油墨”出颗粒混合物。恰当地说，他们结合一人规模印刷中使用这种技术︰ 印刻。

在那里，组成的黄金和锌铁氧体纳米油墨倒入削减到规范的形纳米棒的草皮。

“优点之一，”卡根说，”[自下而上] 制造和 [自上而下] 光刻技术相结合是它给了我们那几何控制。自底向上部分给我们的物理属性 [源于黄金/锌铁氧体比值] — — 如果我们使用光刻技术，使我们控制大小规模，，这将使我们能够控制它们的光谱范围。[搬出的红外和可见的光范围能开在生物医学成像中的应用为例。]”

此混合方法也提出了”纳米”高度可伸缩的方式智能材料与属性的独特组合。

“好的事情在这里，”默里说，”是，你可以开始在保持非常精确地调整其属性的同时产生更大数量的这些材料。还有对这一进程，就像印刷报纸的平行性质 — — 我们复制的东西很多时候便宜.”