Forschung -

Nanopartikel reparieren unterbrochene elektrische Schaltungen

Kolonien sozialer Insekten sind in der Lage, sich selbst zu organisieren und komplexe Aufgaben durch individuelle Interaktionen zu erfüllen. Um zum Beispiel über große Lücken zu marschieren, greifen Ameisen die Körper der anderen und bilden so eine lebende Brücke, durch die die Kolonien die andere Seite erreichen können.

Inspiriert vom Schwarmverhalten der Ameisen entwickelten Wissenschaftler der Chinese University of Hong Kong ein Nanopartikel-Selbstassemblierungssystem, das defekte Stromkreise reparieren kann. Unter dem Titel "Mimicking the Structure and Function of Ant Bridges in a Reconfigurable Microswarm for Electronic Applications" erschien der Forschungsbericht in "ACS Nano".

Die Nanopartikel aus Eisenoxid haben magnetische Eigenschaften und können durch ein Magnetfeld gesteuert werden. Sie sind mit Gold beschichtet das Strom leitet.

Unter einem äußeren Magnetfeld können sich die Nanopartikel selbst zu einer bandförmigen, leitfähigen Struktur organisieren. Die Länge und Dicke des Nanopartikelbandes lässt sich durch Feinabstimmung des Feldes steuern. Und die Bänder "trocknen" nach dem Abschalten des Magnetfeldes zu harten Strukturen.

Dieses "Mikroschwarmsystem" hat gezeigt, dass es unterbrochene Mikroelektronikschaltungen reparieren kann, indem es einen stabilen und dauerhaften Leitungspfad zwischen zwei getrennten Elektroden bildet, der die Struktur und Funktionalität von Ameisenbrücken nachahmt.

Diese Arbeit ist ein interessantes Beispiel dafür, wie Wissenschaft und Technik von der Natur inspiriert werden können. Ähnlich wie bei den Ameisenkolonien ist eine große Anzahl von Nanopartikeln in der Lage, gemeinsam Aufgaben zu erfüllen, die über die Möglichkeiten eines einzelnen Nanopartikels hinausgehen.

Im gegenwärtigen Stadium können die Nanopartikelbänder nur unterbrochene Stromkreise auf einer zweidimensionalen Oberfläche fixieren.

Die zukünftige Entwicklung dieses Systems sollte sich auf die Verbesserung der Präzision der Nanopartikelanordnung konzentrieren und möglicherweise einen Ansatz entwickeln, um Verbindungen über eine dreidimensionale Lücke herzustellen, die dann wirklich den Ameisenbrücken ähnelt.

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