Eine neue Studie beleuchtet einen leistungsstarken und saubereren Weg zur Herstellung ultrareiner, anpassbarer Nanopartikel – wichtige Bausteine für künstliche Sensorsysteme, die die menschliche Wahrnehmung nachahmen und neue Technologien wie Extended Reality (XR) und fortschrittliche Mensch-Maschine-Schnittstellen vorantreiben. Die im International Journal of Extreme Manufacturing (IF: 21.3) veröffentlichte Studie konzentriert sich auf die Laserablation in Flüssigkeiten (LAL), ein physikalisches Verfahren, bei dem subnanoskopische Laserpulse verwendet werden, um in Flüssigkeiten getauchte feste Metallziele zu zerlegen. Das Ergebnis: tensidfreie, hochreine metallbasierte Nanopartikel, deren Größe, Form und Zusammensetzung ohne aggressive Chemikalien oder komplexe Nachbearbeitung angepasst werden können.
Forscher der Ajou University und von Samsung Electronics erläutern, wie LAL funktioniert, wie seine Parameter fein abgestimmt werden können und warum es eine einfachere, sauberere und skalierbarere Alternative zu herkömmlichen chemischen Synthesemethoden darstellen könnte – insbesondere für elektronische Anwendungen.
Die erste Hälfte des Artikels befasst sich mit der Wissenschaft des Laserlichts (LAL): Wie Faktoren wie Laserwellenlänge, Intensität und Pulsdauer sowie die Wahl der Flüssigkeit die Bildung und Skalierbarkeit von Nanopartikeln beeinflussen. Außerdem werden technische Verbesserungen wie kontinuierliche Durchflusssysteme, Lasersteuerung und verwandte Techniken (wie Laserfragmentierung und -schmelzen) vorgestellt, die Effizienz und Kontrolle verbessern.
Die zweite Hälfte widmet sich praktischen Anwendungen. Mittels LAL hergestellte metallbasierte Nanopartikel – von Einzelmetallen über Legierungen, Kern-Schale-Strukturen bis hin zu hochentropischen Kombinationen – finden zunehmend Anwendung in Geräten, die die fünf menschlichen Sinne nachahmen, und sogar in künstlichen Synapsen. Da diese Nanopartikel frei von Oberflächenliganden oder Verunreinigungen sind, können sie effektiver mit ihrer Umgebung interagieren. Das Ergebnis sind Sensoren, die empfindlicher und schneller sind und mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen können.
So können beispielsweise Nanopartikel aus Edelmetallen mit maßgeschneiderten Oberflächeneigenschaften die Licht- oder Gaserkennung verbessern, während Nanopartikel aus hochentropischen Legierungen sich als vielversprechend für Wasserstoffsensoren und Speichergeräte erwiesen haben, die gehirnähnliches Verhalten nachahmen.
