Nanoark-baseret elektronik kunne være en dråbe væk

Forskere ved Japans Nagoya Universitet og National Institute for Materials Videnskab har fundet ud af, at en simpel en-dråbe tilgang er billigere og hurtigere til at flise funktionelle nanoark sammen i et enkelt lag. Hvis processen, beskrevet i journalen ACS Nano , kan skaleres op, det kunne fremme udviklingen af ​​næste generations oxidelektronik.

"Dråbestøbning er en af ​​de mest alsidige og omkostningseffektive metoder til at afsætte nanomaterialer på en fast overflade, " siger Nagoya Universitys materialeforsker Minoru Osada, undersøgelsens tilsvarende forfatter. "Men det har alvorlige ulemper, den ene er den såkaldte kafferingeffekt:et mønster efterladt af partikler, når væsken de er i fordamper. Vi fandt, til vores store overraskelse, at kontrolleret konvektion af en pipette og en kogeplade forårsager ensartet aflejring snarere end det ringlignende mønster, foreslår en ny mulighed for drop casting."

Processen Osada beskriver er overraskende enkel, især sammenlignet med aktuelt tilgængelige flisebelægningsteknikker, hvilket kan være dyrt, tidskrævende, og spild. Forskerne fandt ud af, at droppe en opløsning indeholdende 2-D nanoark med en simpel pipette på et substrat opvarmet på en kogeplade til en temperatur på omkring 100°C, efterfulgt af fjernelse af opløsningen, får nanoarkene til at samle sig på cirka 30 sekunder for at danne et fliselignende lag.

Analyser viste, at nanopladerne var ensartet fordelt over substratets overflade, med begrænsede mellemrum. Dette er sandsynligvis et resultat af overfladespænding, der driver hvordan partikler spredes, og formen af ​​den aflejrede dråbe ændrer sig, når opløsningen fordamper.

Forskerne brugte processen til at afsætte partikelopløsninger af titaniumdioxid, calcium niobat, rutheniumoxid, og grafenoxid. De prøvede også forskellige størrelser og former af en række forskellige substrater, inklusive silicium, siliciumdioxid, kvarts glas, og polyethylenterephthalat (PET). De fandt ud af, at de kunne kontrollere opløsningens overfladespænding og fordampningshastighed ved at tilsætte en lille mængde ethanol.

Desuden, holdet brugte med succes denne proces til at deponere flere lag af flisebelagte nanoark, fremstilling af funktionelle nanocoatings med forskellige funktioner:ledende, halvledende, isolerende, magnetiske og fotokromiske.