El control de la organización de nanopartículas en patrones en películas de polímeros ultrafinos se puede lograr con entropía en lugar de química, según un descubrimiento realizado por el Dr. Alamgir Karim, Profesor de Ingeniería de Polímeros de la Compañía de Caucho y Neumáticos Goodyear de la UA, y su estudiante, el Dr. Ren Zhang. Las películas delgadas de polímero se utilizan en una variedad de aplicaciones tecnológicas, por ejemplo, pinturas, lubricantes y adhesivos. Karim y Zhang han desarrollado un método original - segregación de nanopartículas inducida por patrón de confinamiento suave SCPINS - para fabricar nanocompuestos de polímero delgadospelículas con una organización de nanopartículas bien controlada a escala submicrométrica.
Este nuevo método controla de manera única la organización de cualquier tipo de nanopartículas en patrones en esas películas, lo que puede ser útil para aplicaciones que involucran sensores, circuitos de nanocables o rejillas de difracción, con pasos de procesamiento posteriores adecuados como sinterización térmica o UV, que probablemente sean necesariospero la autoorganización en patrones dirigidos. Este trabajo, "Segregación impulsada por la entropía de nanopartículas injertadas con polímeros bajo confinamiento", se publicó en la edición de febrero de 2017 de Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS .
Intuitivamente, la entropía se asocia con el trastorno de un sistema. Sin embargo, para la materia coloidal, se ha demostrado que un sistema puede experimentar transiciones que aumentan tanto la entropía como el orden visible. Inspirado por esta observación, Karim y Zhang investigaron el papel de la entropíaen la organización dirigida de nanopartículas injertadas con polímeros PGNP en películas delgadas de polímeros. Simplemente imprimiendo las películas de mezcla en regiones de zanjas mesa modeladas, las nanopartículas se enriquecen espontáneamente dentro de las mesas, formando estructuras de microdominios con patrones que coinciden con el patrón topográfico. Esta segregación selectiva.de PGNPs es inducido por penalización entrópica debido a la alteración de la conformación de la cadena injertada cuando está confinada en regiones de trincheras ultrafinas.
Por primera vez, la organización espacial deseada de las nanopartículas se logra mediante el efecto de confinamiento entrópico inducido por patrones topográficos, sin ajustar las interacciones entalpicas a través de la química. Este método fácil, SCPINS, es aplicable a composiciones de partículas versátiles y geometrías de patrones. Este trabajo puedeextenderse a sistemas de partículas multicomponentes, que tienen aplicaciones potenciales en tecnologías basadas en nanomateriales como la nanoelectrónica y la plasmónica.
"El proceso es altamente eficiente ya que puede incorporar todas las nanopartículas sin desperdicio en la película de matriz restante al modelarlas - 100% de las nanopartículas están modeladas", explica Karim. "La matriz remanente se puede enjuagar sin pérdida denanopartículas caras "
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Materiales proporcionado por Universidad de Akron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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