Laser-gegenereerde nanodeeltjes beloven reinigingsmiddel, slimmer kunstmatige sensorische systemen

Een nieuwe review benadrukt een krachtige, schonere route om ultra-schone, aanpasbare nanodeeltjes te produceren-keybuilding voor kunstmatige sensorische systemen die menselijke perceptie en krachtige opkomende technologieën nabootsen zoals Extended Reality (XR) en geavanceerde interfaces voor menselijke machine.

Gepubliceerd in de International Journal of Extreme Manufacturingde review richt zich op laserablatie in vloeistoffen (LAL), een fysieke methode die laserpulsen van subnanoschaal gebruikt om vaste metalen doelen in vloeistoffen af te breken. Het resultaat: oppervlakteactieve, zeer zuivere metaalgebaseerde nanodeeltjes die kunnen worden afgestemd in grootte, vorm en samenstelling zonder de noodzaak van harde chemicaliën of complexe nabewerking.

Onderzoekers van Ajou University en Samsung Electronics stellen uit hoe Lal werkt, hoe de parameters kunnen worden verfijnd en waarom het een eenvoudiger, schoner en schaalbaar alternatief kan bieden voor traditionele chemische synthesemethoden-vooral voor elektronische toepassingen.

De eerste helft van het artikel duikt in de wetenschap van LAL: hoe factoren zoals lasergolflengte, intensiteit en pulsduur – evenals de keuze van vloeistof – de vorming van nanodeeltjes en schaalbaarheid bevestigen. Het introduceert ook technische verbeteringen zoals continue stromingssystemen, laserbesturing en gerelateerde technieken (zoals laserfragmentatie en smelten), die de efficiëntie en controle verbeteren.

De tweede helft verandert in real-world applicaties. Op metaal gebaseerde nanodeeltjes geproduceerd via LAL-variërend van enkele metalen tot legeringen, kern-schaalstructuren en combinaties met een hoge entropie-worden in toenemende mate gebruikt in apparaten die de vijf menselijke zintuigen en zelfs kunstmatige synapsen nabootsen. Omdat deze nanodeeltjes vrij zijn van oppervlakteliganden of verontreinigingen, kunnen ze effectiever interageren met hun omgeving, wat resulteert in sensoren die gevoeliger, sneller zijn en in staat zijn om meerdere functies tegelijkertijd uit te voeren.

Nanodeeltjes gemaakt van nobele metalen met op maat gemaakte oppervlakte-eigenschappen kunnen bijvoorbeeld licht- of gasdetectie verbeteren, terwijl nanodeeltjes met een hoge entropielegering veelbelovend hebben getoond in waterstofsensoren en geheugenapparaten die hersenachtig gedrag nabootsen.

“Laserablatie in vloeistoffen biedt een schone en schaalbare manier om krachtige nanomaterialen te produceren”, zegt prof. Sungjun Park, de bijbehorende auteur. “Dit kan fundamenteel veranderen hoe we materialen ontwerpen en integreren voor flexibele elektronica en slimme sensorische systemen.”

Ondanks zijn voordelen staat Lal nog steeds voor uitdagingen. Zorgen voor langetermijnstabiliteit van de nanodeeltjes zonder oppervlakteactieve stoffen toe te voegen en het proces te integreren in grootschalige productie van elektronica, blijven lopende onderzoeksgebieden. De auteurs suggereren dat toekomstig werk zich moet richten op continue productiesystemen, realtime monitoring en het bouwen van functionele apparaten die de grenzen van de prestaties van nanodeeltjes verleggen.

Als slimme, meeslepende technologieën worden in het dagelijks leven dieper ingebed, kan LAL helpen de kloof te overbruggen tussen nanomateriale synthese en biologisch geïnspireerde berekeningen, waardoor een nieuw perspectief wordt geboden op hoe we materialen voor machines engineering voor machines die zien, voelen en meer denken zoals wij denken.