Opdagelse af guldfolie kan føre til bærbar teknologi

En skønne dag, din smartphone kan være helt tilpasset dit håndled, og når det sker, det kan være dækket af rent guld, takket være forskere ved Missouri University of Science and Technology.

Skriver i tidsskriftets 17. marts-udgave Videnskab , Missouri S&T-forskerne siger, at de har udviklet en måde at "dyrke" tynde lag guld på enkeltkrystalskiver af silicium, fjern guldfolierne, og bruge dem som substrater til at dyrke andre elektroniske materialer på.

Forskerholdets opdagelse kan revolutionere bærbar eller "fleksibel" teknologiforskning, i høj grad forbedre alsidigheden af ​​sådan elektronik i fremtiden.

Ifølge ledende forsker Dr. Jay A. Switzer, størstedelen af ​​forskningen i bærbar teknologi er blevet udført ved hjælp af polymersubstrater, eller substrater, der består af flere krystaller. "Og så sætter de en typisk organisk halvleder på der, som ender med at være fleksibel, men du mister den rækkefølge, som (silicium) har, " siger Switzer, Donald L. Castleman/FCR begavet professor i opdagelse i kemi ved S&T.

Fordi polymersubstraterne består af flere krystaller, de har det, der kaldes korngrænser, siger Switzer. Disse korngrænser kan i høj grad begrænse ydeevnen af ​​en elektronisk enhed.

"Sig du laver en solcelle eller en LED, " siger han. "I en halvleder, du har elektroner og du har huller, som er det modsatte af elektroner. De kan kombineres ved korngrænser og afgive varme. Og så ender du med at miste det lys, du får ud af en LED, eller den strøm eller spænding, som du kan få ud af en solcelle."

Det meste elektronik på markedet er lavet af silicium, fordi det er "relativt billigt, men også meget velordnet, " siger Switzer.

"99,99 procent af elektronikken er lavet af silicium, og der er en grund – det fungerer godt, " siger han. "Det er en enkelt krystal, og atomerne er perfekt justeret. Men, når du har sådan en enkelt krystal, typisk, det er ikke fleksibelt."

Ved at starte med enkeltkrystal silicium og dyrke guldfolier på det, Switzer er i stand til at holde den høje orden af ​​silicium på folien. Men fordi folien er guld, den er også meget holdbar og fleksibel.

"Vi bøjede det 4, 000 gange, og dybest set ændrede modstanden sig ikke, " han siger.

Guldfolierne er også i det væsentlige gennemsigtige, fordi de er så tynde. Ifølge Switzer, hans hold har skrællet folier så tynde som syv nanometer.

Switzer siger, at udfordringen, hans forskerhold stod over for, ikke var at dyrke guld på enkeltkrystalsilicium, men at få det til at skalle af som sådan et tyndt lag folie. Guld binder typisk meget godt til silicium.

"Så vi fandt på dette trick, hvor vi kunne foto-elektrokemisk oxidere silicium, " siger Switzer. "Og guldet glider bare af."

Fotoelektrokemisk oxidation er den proces, hvorved lys muliggør et halvledermateriale, i dette tilfælde silicium, at fremme en katalytisk oxidationsreaktion.

Switzer siger, at tusindvis af guldfolier - eller folier af et hvilket som helst antal andre metaller - kan laves af en enkelt krystalskive af silicium.

Forskerholdets opdagelse kan betragtes som en "lykkelig ulykke". Switzer siger, at de ledte efter en billig måde at lave enkeltkrystaller på, da de opdagede denne proces.

"Dette er noget, som jeg tror, ​​at mange mennesker, der er interesserede i at arbejde med højt ordnede materialer som enkeltkrystaller, ville sætte pris på at lave rigtig nemt, " siger han. "Udover at lave fleksible enheder, det vil bare åbne et felt for enhver, der ønsker at arbejde med enkeltkrystaller."