Nanosheet-gebaseerde elektronica kan een druppel verwijderd zijn

Wetenschappers van de Nagoya University in Japan en het National Institute for Materials Wetenschap hebben ontdekt dat een eenvoudige benadering met één druppel goedkoper en sneller is voor het naast elkaar plaatsen van functionele nanobladen in een enkele laag. Als het proces, beschreven in het tijdschrift ACS Nano, kan worden opgeschaald, het kan de ontwikkeling van de volgende generatie oxide-elektronica bevorderen.

“Druppelgieten is een van de meest veelzijdige en kosteneffectieve methoden om nanomaterialen op een stevig oppervlak te deponeren”, zegt Minoru Osada, materiaalwetenschapper aan de Universiteit van Nagoya, de corresponderende auteur van het onderzoek. “Maar het heeft ernstige nadelen, een daarvan is het zogenaamde koffieringeffect: een patroon dat deeltjes achterlaten zodra de vloeistof waarin ze zich bevinden, verdampt. We ontdekten tot onze grote verbazing dat gecontroleerde convectie door een pipet en een kookplaat een uniforme afzetting in plaats van het ringachtige patroon, wat een nieuwe mogelijkheid suggereert voor druppelgieten. “

Het proces dat Osada beschrijft, is verrassend eenvoudig, vooral in vergelijking met de momenteel beschikbare tegeltechnieken, die duur, tijdrovend en verkwistend kunnen zijn. De wetenschappers ontdekten dat het laten vallen van een oplossing met 2-D nanobladen met een simpele pipet op een substraat verwarmd op een kookplaat tot een temperatuur van ongeveer 100 ° C, gevolgd door verwijdering van de oplossing, ervoor zorgt dat de nanobladen in ongeveer 30 seconden samenkomen om vormen een tegelachtige laag.

Analyses toonden aan dat de nanobladen uniform waren verdeeld over het oppervlak van het substraat, met beperkte openingen. Dit is waarschijnlijk een gevolg van de oppervlaktespanning die ervoor zorgt dat deeltjes zich verspreiden en dat de vorm van de afgezette druppel verandert naarmate de oplossing verdampt.

De wetenschappers gebruikten het proces om deeltjesoplossingen van titaandioxide, calciumniobaat, rutheniumoxide en grafeenoxide af te zetten. Ze probeerden ook verschillende maten en vormen van een verscheidenheid aan substraten, waaronder silicium, siliciumdioxide, kwartsglas en polyethyleentereftalaat (PET). Ze ontdekten dat ze de oppervlaktespanning en verdampingssnelheid van de oplossing konden regelen door een kleine hoeveelheid ethanol toe te voegen.

Bovendien heeft het team dit proces met succes gebruikt om meerdere lagen betegelde nanobladen te deponeren, waardoor functionele nanocoatings met verschillende kenmerken werden vervaardigd: geleidend, halfgeleidend, isolerend, magnetisch en fotochroom.