Forskere bruger aminosyrer til at dyrke højtydende kobber tynde film

For første gang, forskere fra Missouri S&T har vist, at stærkt bestilte kobbertynde film kan krystalliseres direkte på et et-molekyle-tykt lag af organisk materiale frem for på de uorganiske substrater, der har været brugt i årevis.

De kobbertynde film, de har produceret, er fremragende kandidater til brug som underliggende stoffer til solceller, Lysdioder, og superledere ved høj temperatur, siger Dr. Jay Switzer, Kanslerprofessor og kurators fornemme professor emeritus i kemi, der er hovedforsker af projektet. Switzer siger, at andre forskere tidligere har galvaniseret tynde film på selvsamlede monolag (SAM'er) af organiske molekyler, men disse film manglede den orden i flyet og uden for flyet, der kræves til elektroniske applikationer.

"Ligesom måden muslingeskaller, knogler eller tænder dannes, vi har fundet en måde at give kobberfilmene det rigtige niveau af krystallinsk orden og holdbarhed til deres applikationer, "siger Switzer." Med vores proces, som efterligner biomineralisering, vi skaber uorganiske tynde film med overlegne kvaliteter af enkeltkrystallignende orden, høj ledningsevne og fleksibilitet. "

I deres eksperimenter, forskerne elektrodeponerede kobber på et enkelt lag L-cystein, en proteinopbyggende aminosyre, der blev placeret på bestilte lag af guld på silicium. Efter at kobberet krystalliserede til en ordnet film, de var i stand til at løfte en enkelt, krystallignende folie blot ved hjælp af tape. Deres proces giver en billig vej til fritstående metalfolier med egenskaber, der efterligner dyre enkeltkrystaller, bemærker forskerne.

Switzer siger, at deres metode viser cysteinmolekylets betydning for at styre væksten af ​​ordnede krystallinske strukturer. Som et bidrag til videnskaben, han bemærker, at metoden vil muliggøre fremtidigt arbejde med aflejring af bestilte film af andre vigtige materialer såsom halvledere og katalysatorer på organiske selvmonterede monolag. Metoden kan også vise sig at minimere virkningerne af gitterfejl, der undertiden begrænser epitaksial, eller krystallinsk, vækst.

Andre Missouri S&T forskere på teamet inkluderer Dr. Avishek Banik, en postdoktoral forsker i kemi; Dr. Eric Bohannan, en senior forskningsspecialist i S&T's Material Research Center; og Bin Luo, en doktorand i kemi.

Holdets resultater vil blive offentliggjort i det kommende nummer af American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry C og er tilgængelige nu online i undersøgelsen, "Epitaksial elektrodeponering af Cu (111) på et L-cystein Selvmonteret enkeltlag på Au (111) og Epitaxial Lift-off af enkeltkrystallignende CuFoils til fleksibel elektronik."