Forskere udvikler metode til at overføre hele 2-D kredsløb til enhver glat overflade

Hvad hvis en sensor, der registrerer en ting, kunne være en del af selve tingen? Ingeniører fra Rice University mener, at de har en todimensionel løsning til netop det.

Risingeniører ledet af materialeforskere Pulickel Ajayan og Jun Lou har udviklet en metode til at lave atomflade sensorer, der problemfrit kan integreres med enheder til at rapportere om, hvad de opfatter.

Elektronisk aktive 2-D-materialer har været genstand for megen forskning siden introduktionen af ​​grafen i 2004. Selvom de ofte spioneres for deres styrke, de er svære at flytte til, hvor de er nødvendige, uden at ødelægge dem.

Ajayan- og Lou -grupperne, sammen med laboratoriet af risingeniør Jacob Robinson, have en ny måde at beholde materialer og deres tilhørende kredsløb på, herunder elektroder, intakte, da de flyttes til buede eller andre glatte overflader.

Resultaterne af deres arbejde fremgår af American Chemical Society journal ACS Nano .

Rice-teamet testede konceptet ved at lave en 10 nanometer tyk indiumselenidfotodetektor med guldelektroder og placere det på en optisk fiber. Fordi det var så tæt, nærfeltsensoren effektivt koblet til et flygtigt felt-den oscillerende elektromagnetiske bølge, der kører på overfladen af ​​fiberen-og nøjagtigt registrerede informationsstrømmen indeni.

Fordelen er, at disse sensorer nu kan indlejres i sådanne fibre, hvor de kan overvåge ydeevnen uden at tilføre vægt eller hindre signalstrømmen.

"Dette papir foreslår flere interessante muligheder for at anvende 2-D-enheder i rigtige applikationer, "Sagde Lou." F.eks. optiske fibre i bunden af ​​havet er tusinder af miles lange, og hvis der er et problem, det er svært at vide, hvor det skete. Hvis du har disse sensorer forskellige steder, du kan mærke skaden på fiberen. "

Lou sagde, at laboratorier er blevet gode til at overføre den voksende liste over 2-D-materialer fra en overflade til en anden, men tilføjelse af elektroder og andre komponenter komplicerer processen. "Tænk på en transistor, "sagde han." Det har kilde, dræn- og portelektroder og et dielektrikum (isolator) oven på, og alle disse skal overføres intakte. Det er en meget stor udfordring, fordi alle disse materialer er forskellige. "

Rå 2-D materialer flyttes ofte med et lag polymethylmethacrylat (PMMA), mere almindeligt kendt som plexiglas, På toppen, og risforskerne gør brug af den teknik. Men de havde brug for et robust bundlag, der ikke kun ville holde kredsløbet intakt under flytningen, men også kunne fjernes, før enheden blev fastgjort til sit mål. (PMMA fjernes også, når kredsløbet når sin destination.)

Den ideelle løsning var polydimethylglutarimid (PMGI), som kan bruges som en enhedsfremstillingsplatform og let ætses væk inden overførsel til målet. "Vi har brugt lang tid på at udvikle dette offerlag, "Sagde Lou. PMGI ser ud til at fungere for ethvert 2-D materiale, som forskerne også eksperimenterede med succes med molybdæn -diselenid og andre materialer.

Rice -laboratorierne har hidtil kun udviklet passive sensorer, men forskerne mener, at deres teknik vil gøre aktive sensorer eller enheder mulige til telekommunikation, biosensering, plasmonik og andre applikationer.