_ Adeziv nou banda ridică și lipește materialele 2D la fel de ușor ca o joacă de copii

Materialele cu grosimea atomilor, cunoscute sub numele de materiale bidimensionale (2D), sunt pregătite să revoluționeze tehnologia viitoare, inclusiv în industria electronică. Cu toate acestea, comercializarea dispozitivelor care conțin materiale 2D s-a confruntat cu provocări din cauza dificultății de a transfera aceste materiale extrem de subțiri de unde sunt fabricate pe dispozitiv.

Acum, o echipă de cercetare de la Universitatea Kyushu, în colaborare cu Compania japoneză Nitto Denko, a dezvoltat o bandă care poate fi folosită pentru a lipi materiale 2D pe multe suprafețe diferite, într-un mod ușor și ușor de utilizat. Descoperirile au fost publicate în Nature Electronics pe 9 februarie 2024.

„Transferul materialelor 2D este de obicei un proces foarte tehnic și complex; materialul se poate rupe cu ușurință sau se poate contamina, ceea ce îi degradează semnificativ proprietățile unice. ”, spune autorul principal, profesorul Hiroki Ago de la Centrul Global de Inovare al Universității Kyushu. „Banda noastră oferă o alternativă rapidă și simplă și reduce daunele.”

Cercetătorii au început prin a se concentra pe grafen. Fabricat dintr-o foaie subțire de atomi de carbon, grafenul este dur, flexibil și ușor, cu o conductivitate termică și electrică ridicată. Supranumit „material minune” după descoperire, are aplicații potențiale în biodetecție, livrare de medicamente anticancerigene, aeronautică și dispozitive electronice.

„Una dintre principalele metode de fabricare a grafenului este prin depunerea chimică în vapori, în care grafenul este crescut pe folie de cupru. Dar pentru a funcționa corect, grafenul trebuie separat de cupru și transferat pe un substrat izolator, cum ar fi siliciul", explică profesorul Ago.

"Pentru a face acest lucru, un polimer protector este plasat peste grafen, iar cuprul este apoi îndepărtat folosind o soluție de gravare, cum ar fi acidul. Odată atașat pe noul substrat, stratul de polimer protector este apoi dizolvat cu un solvent. Acest proces este costisitor, consuma mult timp și poate provoca defecte pe suprafața grafenului sau să lase urme de polimer în urmă.”

Profesorul Ago și colegii săi și-au propus, așadar, să ofere o modalitate alternativă de transfer al grafenului. Au folosit AI pentru a dezvolta o bandă polimerică specializată, numită „bandă UV”, care își schimbă atracția față de grafen atunci când este iradiată cu lumină UV.

Înainte de expunerea la lumina UV, banda are o aderență puternică la grafen, permițându-i să se „lipească”. Dar după expunerea la UV, legătura atomilor se modifică, ceea ce scade nivelul de aderență la grafen cu aproximativ 10%. Banda UV devine, de asemenea, puțin mai rigidă și mai ușor de dezlipit. Luate împreună, aceste modificări permit desprinderea benzii de pe substratul dispozitivului, lăsând în urmă grafenul.

Cercetătorii au dezvoltat, de asemenea, benzi care pot transfera alte două materiale 2D: grafenul alb (hBN), un izolator care poate acționa ca un strat protector atunci când stivuiesc materiale 2D și dicalcogenuri ale metalelor de tranziție (TMD), un material promițător pentru următoarea generație de semiconductori.

Important, atunci când cercetătorii s-au uitat îndeaproape la suprafața materialelor 2D după transfer, au văzut o suprafață mai netedă, cu mai puține defecte decât atunci când au fost transferate folosind tehnica convențională actuală. La testarea proprietăților materialelor, ei au descoperit, de asemenea, că acestea erau mai eficiente.

Transferul folosind banda UV oferă, de asemenea, numeroase alte avantaje față de tehnicile de transfer curente. Deoarece banda UV este îndoită și procesul de transfer nu necesită utilizarea solvenților de dizolvare a plasticului, plasticele flexibile pot fi folosite ca substrat al dispozitivului, extinzând posibilele aplicații.

„De exemplu, am realizat un dispozitiv din plastic care folosește grafenul ca senzor de teraherți. La fel ca razele X, radiațiile de teraherți pot trece prin obiecte pe care lumina nu le poate face, dar nu dăunează corpului.” spune profesorul Ago. „Este foarte promițător pentru imagistica medicală sau securitatea aeroportului.”

În plus, banda UV poate fi tăiată la dimensiune, astfel încât să fie transferată doar cantitatea exactă de material 2D necesară, reducând la minimum risipa și reducând costurile. Straturile 2D din diferite materiale pot fi, de asemenea, așezate cu ușurință unul peste altul în orientări diferite, permițând cercetătorilor să exploreze noi proprietăți emergente din materialele stivuite.

Pentru următorii pași, cercetătorii urmăresc să extindă dimensiunea benzii UV la scara necesară producătorilor. În prezent, cea mai mare napolitana de grafen care poate fi transferată are 10 cm în diametru. Profesorul Ago și colegii săi încearcă, de asemenea, să rezolve problema ridurilor și bulelor care se formează pe bandă, provocând mici defecte.

Echipa de cercetare speră, de asemenea, să îmbunătățească stabilitatea, astfel încât materialele 2D să poată fi atașate la UV benzi pentru o perioadă mai lungă de timp și distribuite utilizatorilor finali, cum ar fi alți oameni de știință.

„Utilizatorii finali pot transfera apoi materialul pe substratul dorit prin aplicarea și îndepărtarea benzii UV ca pe un autocolant pentru copii. , fără pregătire necesară”, spune profesorul Ago. „O metodă atât de ușoară ar putea schimba fundamental stilul de cercetare și ar putea accelera dezvoltarea comercială a materialelor 2D.”

(Fluierul)