Forskere udvikler en ultra-enkel metode til at skabe guldbelægninger i nanoskala (m/ video)

Forskere ved Rensselaer Polytekniske Institut har udviklet en ny, ultra-simpel metode til at lave lag af guld, der kun måler milliardtedele af en meter tykt. Processen, som ikke kræver sofistikeret udstyr og fungerer på næsten enhver overflade, inklusive siliciumwafers, kunne have vigtige konsekvenser for nanoelektronik og halvlederfremstilling.

Sang-Kee Eh, adjunkt ved Institut for Fysik, Anvendt fysik, og astronomi ved Rensselaer, og kandidatstuderende Matthew N. Martin infunderede flydende toluen - et almindeligt industrielt opløsningsmiddel - med guld-nanopartikler. Nanopartiklerne danner en flad, tæt pakket lag guld på overfladen af ​​væsken, hvor den møder luft. Ved at lægge en dråbe af denne guld-infunderede væske på en overflade, og venter på, at toluenen fordamper, forskerne var i stand til at belægge mange forskellige overflader - inklusive en 3-tommer siliciumwafer - med et monolag af guld-nanopartikler.

"Der er sket enorme fremskridt i de senere år i den kemiske syntese af kolloide nanopartikler. at fremstille en enkeltlagsfilm af nanopartikler, der er rumligt ensartet i alle længdeskalaer - fra nanometer til millimeter - viser sig stadig at være noget af en udfordring, " sagde Eah. "Vi håber, at vores nye ultra-enkle metode til at skabe monolag vil inspirere andre videnskabsmænds og ingeniørers fantasi til stadigt bredere anvendelser af guld nanopartikler."

Se en videodemonstration af denne nye fremstillingsproces på:

Resultaterne af undersøgelsen, med titlen "Opladede guld-nanopartikler i ikke-polære opløsningsmidler:10-min syntese og 2-D selvsamling, " blev offentliggjort for nylig i tidsskriftet Langmuir .

Mens andre syntesemetoder tager flere timer, denne nye metode syntetiserer guldnanopartikler kemisk på kun 10 minutter uden behov for nogen eftersynteserensning, Eah sagde. Ud over, guld nanopartikler skabt på denne måde har den særlige egenskab at blive ladet på ikke-polære opløsningsmidler til 2-D selvsamling.

Tidligere, 2D-selvsamlingen af ​​guldnanopartikler i en toluendråbe blev rapporteret med overskydende ligander, hvilket bremser og komplicerer selvmonteringsprocessen. Dette krævede, at de ikke-flygtige overskydende ligander blev fjernet i et vakuum. I modsætning, Eahs nye metode sikrer, at guldnanopartikler flyder til overfladen af ​​toluendråben på mindre end et sekund, uden behov for et vakuum. Derefter tager det kun et par minutter for toluendråben at fordampe og efterlade guldmonolayeren.

"Udvidelsen af ​​denne dråbe 2-D selvsamlingsmetode til andre former for nanopartikler, såsom magnetiske og halvledende partikler, er udfordrende, men rummer et stort potentiale, " sagde Eah. "En-lagsfilm af magnetiske nanopartikler, for eksempel, er vigtige for magnetiske datalagringsapplikationer. Vores nye metode kan muligvis hjælpe med at informere om nye og spændende applikationer."