Manipolare nanotubi attraverso differenze di attrito

Manipolare nanotubi attraverso differenze di attrito

Nuove ricerche sulla nanotecnologia. I nanotubi potranno essere manipolati più agevolmente facendo leva sulle forze di attrito.

La nuova frontiera della nanotecologia: i nanotubi e i nanofili

I nanotubi e nanofili sono la promessa per la costruzione a blocchi di circuiti integrati nanoelettronici e fotonici, per nanosensori, interconnessioni e nano-dispositivi elettro-meccanici. Ma alcune problematiche fondamentali restano da risolvere, riguardo a come posizionare e manipolare questi tubi sottili.

La chiave di volta nell’assemblaggio dei nanotubi: le forze di attrito

Le ricerche da quattro differenti istituti riferiscono misurazioni di diverse forze di attrito quando un nanotubo di carbonio scivola lungo il suo asse rispetto a quando scivola perpendicolare sul suo asse. Questa differenza di attrito origina una leggera distorsione laterale dei tubi quando scivolano nella direzione trasversale.

Le ricerche non sempre possono garantire un’ottima comprensione di questo problema fondamentale, ma da più di un punto di vista pratico, offre un nuovo strumento per l’assemblaggio di nanotubi. Si tratta di un dispositivo che rende più chiare le forze che agiscono su di esso.

Asimmetrie nell’attrito potrebbero essere potenzialmente utilizzate in un particolare tipo di nanotubo conforme ad una proprietà ancora difficile da misurare con altri metodi.

Quando la punta di una forza atomica microscopica (AFM) viene misurata trasversalmente attraverso un nanotubo in carbonio multi-strato, la quantità di attrito misurata è doppia rispetto alla misurazione longitudinale, lungo tutta la lunghezza del tubo. I ricercatori attribuiscono questa differenza a ciò che loro chiamano sforzo di rotazione posteriore addizionale, richiesta per superare la tendenza dei nanotubi a ruotare finché la punta di AFM lo colpisce trasversalmente anziché longitudinalmente.

Manipolare i nantubi: componenti dalle infinite possibilità

“Poiché l’energia richiesta per muoverlo in una direzione è doppia tanto quanto quella richiesta per muoverlo in un’altra direzione, questa potrebbe essere un facile metodo per controllare l’assemblaggio di nanotubi di carbonio per dispositivi nanoelettronici, sensori e in altre applicazioni,” parla Elisa Riedo, co-autrice di questi studi e professoressa associata alla Scuola di Fisica al Georgia Institute of Technology. “Per assemblare nanotubi su di una superficie, si ha bisogno di conoscere quanto interagiscono e quanta forza è necessaria per muoverli”.

Le simulazioni molecolari dinamiche mostrano come un nanotubo di carbonio risponde quando una punta di AFM misura su di esso la direzione trasversale. Gli studi sperimentali e teorici combinati erano supportati dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Gli altri contributi di istituzioni al progetto includono il Centro Internazionale dei Teoremi Fisici, Scuola Internazionale per gli Studi Avanzatati e il Laboratorio CNR Democritos – tutti a Trieste, in Italia – e nell’Università di Amburgo, in Germania. Il documento fu pubblicato in anticipi online il 13 settembre dalla rivista Nature Materials.

Nanotubi in carbonio hanno eccezionali proprietà termiche, meccaniche ed elettriche, le quali hanno generato interesse considerevole sin dai loro primi rapporti del 1991. Nonostante l’attrito fu studiato prima nei nanotubi, questa ricerca è la prima a fornire informazioni dettagliate sulle forze di attrito operanti nelle direzioni trasversali e longitudinali quando i tubi interagiscono con una punta di AFM.

Repost: 11 Ott 2009

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5 Comments

  1. SuperG72 13 febbraio 2011
  2. linus 13 febbraio 2011
  3. Arx33 13 febbraio 2011
  4. giuskina 14 febbraio 2011
  5. mingoweb 14 febbraio 2011

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