Ny metode lover lettere nanoskala fremstilling

Forskere ved University of Chicago og Argonne National Laboratory har opdaget en ny måde at præcist mønstre nanomaterialer på, som kan åbne en ny vej til den næste generation af dagligdags elektroniske enheder.

Den nye forskning, udgivet 28. juli i Videnskab , forventes at gøre sådanne materialer let tilgængelige til eventuel brug i alt fra LED-skærme til mobiltelefoner til fotodetektorer og solceller. Selvom nanomaterialer er lovende for fremtidige enheder, måder at bygge dem ind i komplekse strukturer har været begrænsede og små.

"Dette er et skridt, der er nødvendigt for at flytte kvanteprikker og mange andre nanomaterialer fra proof-of-concept eksperimenter til ægte teknologi, vi kan bruge, " sagde medforfatter Dmitri Talapin, professor i kemi ved UChicago og en videnskabsmand ved Center for Nanoscale Materials i Argonne. "Det udvider virkelig vores horisont."

Grundlaget for moderne databehandling er en lille kontakt kaldet transistoren, tjente milliarder ad gangen ved en teknik kaldet fotolitografi. denne proces, som har gjort smartphones billige og allestedsnærværende, skærer en stencil ud af et lag organisk polymer ved at lægge en mønstret "maske" ned og oplyse den med ultraviolet lys. Efter at det nye materiale er afsat ovenpå, polymerstencilen løftes af for at afsløre mønsteret. Flere runder af sådan mønster bygger en miniaturetransistor på materialet.

Men metoden har sine begrænsninger. Kun få materialer kan mønstres på denne måde; det blev oprindeligt udviklet til silicium, og da siliciums halve århundredes herredømme over elektronik når sin afslutning, forskere ser frem til de næste materialer.

En sådan interessevej er nanomaterialer - små krystaller af metaller eller halvledere. I denne skala, de kan have unikke og nyttige egenskaber, men det har været svært at fremstille enheder ud af dem.

Den nye teknik, kaldet DOLFIN, laver forskellige nanomaterialer direkte til "blæk" i en proces, der omgår behovet for at lægge en polymerstencil. Talapin og hans team designede omhyggeligt kemiske belægninger til individuelle partikler. Disse belægninger reagerer med lys, så hvis du skinner lys gennem en mønstret maske, lyset overfører mønsteret direkte ind i laget af nanopartikler nedenunder - og forbinder dem til nyttige enheder.

"Vi fandt, at kvaliteten af ​​mønstrene var sammenlignelig med dem, der blev lavet med avancerede teknikker, " sagde hovedforfatter Yuanyuan Wang, postdoc ved UChicago. "Det kan bruges med en bred vifte af materialer, inklusive halvledere, metaller, oxider eller magnetiske materialer - alt sammen almindeligt anvendt i elektronikfremstilling."