Ny teknologi vil gøre det muligt at fremstille vigtige metaller mere effektivt

University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering forskere har opfundet en billigere, sikrere, og enklere teknologi, der gør det muligt at lave en "stædig" gruppe af metaller og metaloxider til tynde film, der bruges i mange elektronikprodukter, computer komponenter, og andre applikationer.

Forskningen er publiceret i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

Forskerne arbejdede sammen med University of Minnesota's Technology Commercialization Office for at patentere teknologien og har allerede fået interesse fra industrien.

Mange metaller og deres forbindelser skal laves til tynde film, før de kan bruges i teknologiske produkter som elektronik, skærme, brændstofceller, eller katalytiske applikationer. "Stædige" metaller, dog - som omfatter elementer som platin, iridium, ruthenium, og wolfram, blandt andet - er meget vanskelige at omdanne til tynde film, fordi de kræver ekstremt høje temperaturer (normalt mere end 2, 000 grader Celsius) for at fordampe.

Typisk, videnskabsmænd syntetiserer disse metalfilm ved hjælp af teknikker som sputtering og elektronstrålefordampning. Sidstnævnte består i at smelte og fordampe metaller ved høje temperaturer og lade en film dannes oven på wafers. Men, denne konventionelle metode er meget dyr, bruger meget energi, og kan også være usikker på grund af den anvendte højspænding.

Nu, University of Minnesota forskere har udviklet en måde at fordampe disse metaller ved væsentligt lavere temperaturer, færre end 200 grader Celsius i stedet for flere tusinde. Ved at designe og tilføje organiske ligander - kombinationer af kulstof, brint, og oxygenatomer - til metallerne, forskerne var i stand til at øge materialernes damptryk væsentligt, gør dem nemmere at fordampe ved lavere temperaturer. Ikke alene er deres nye teknik enklere, men det laver også materialer af højere kvalitet, som er let skalerbare.

"Evnen til at lave nye materialer med lethed og kontrol er afgørende for overgangen til en ny æra med energiøkonomi, " sagde Bharat Jalan, seniorforfatteren til undersøgelsen, ekspert i materialesyntese, og en lektor og Shell Chair i University of Minnesota Department of Chemical Engineering and Materials Science (CEMS). "Der er allerede en historisk sammenhæng mellem innovationen inden for syntesevidenskab og udviklingen af ​​ny teknologi. Millioner af dollars går til at lave materialer til forskellige anvendelser. Nu, vi er kommet med en enklere og billigere teknologi, der muliggør bedre materialer med atomær præcision."

Disse metaller bruges til at lave utallige produkter, fra halvledere til computerapplikationer til skærmteknologi. Platin, for eksempel, er også en fantastisk katalysator for energiomdannelse og -lagring og bliver undersøgt til brug i spintronic-enheder.

"At sænke omkostningerne og kompleksiteten af ​​metalaflejring og samtidig give mulighed for aflejring af mere komplekse materialer som oxider vil spille en stor rolle i både industriel og forskningsindsats, " sagde William Nunn, en kandidatstuderende i kemiteknik og materialevidenskab fra University of Minnesota, avisens første forfatter, og en modtager af afdelingens Robert V. Mattern Fellowship. "Nu, hvor deponering af disse metaller som platin bliver lettere, vi håber at se fornyet interesse for de mere komplekse materialer, som indeholder disse genstridige metaller."