14:15 2022-05-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Generarea de nanomodele metalice lichide auto-ambalate de înaltă rezoluție
_ Generarea auto de înaltă rezoluție nanomodele metalice lichide ambalate
Într-un nou raport publicat acum în Matter, Licong An și o echipă de oameni de știință în ingineria materialelor, inginerie industrială și centrul de nanotehnologie de la Universitatea Purdue, SUA, și Universitatea Wuhan, China , a descris o metodă avansată de litografie cu laser. Tehnica a facilitat formarea modelelor de metal lichid cu autoprotecție electronică cu dimensiuni ale caracteristicilor la sub-microscală, pentru a forma unul dintre modelele de suprafață metalică cu cea mai înaltă rezoluție de până acum. Structura unică și modelele robuste au oferit funcționalitate electrică în ciuda deteriorărilor externe. Astfel de materiale de înaltă rezoluție, electrice, de auto-protecție sunt potrivite pentru aplicațiile nano de ultimă generație.
Introducerea unei noi metode: Litografia cu laser în impulsuri (PLL)
Domeniul de înaltă electronica cu densitate are o mare importanță în ingineria materialelor și este potrivită pentru a forma modele de densitate mare pentru electronice integrate în medii dure. Materialele și oamenii de știință din industria industrială au folosit galiu indiu (EGaIn) la temperatura camerei pentru a dezvolta modele de densitate ridicată datorită proprietăților lor distincte, inclusiv fluiditate ridicată, conductivitate electrică ridicată și deformabilitate ridicată. Eforturile de cercetare pentru a dezvolta modele de metal lichid de înaltă rezoluție se bazează pe modelarea litografiei, într-o gamă variată de metode, cu un apel larg în aplicații electronice în bateriile cu metal lichid, microfluidice și dispozitive de colectare a energiei.
În această lucrare. , autorul principal și asociat de cercetare Licong An, care este în prezent la departamentul de inginerie a materialelor de la Universitatea Purdue, a descris metoda ca fiind o „tehnică practică și scalabilă pentru a fabrica modele de metal lichid auto-ambalate, de înaltă rezoluție”. Echipa intenționează să „integreze practic cipuri electrice pentru utilizare în medii dure”. Oamenii de știință au introdus în primul rând metoda litografiei cu laser în impulsuri în această lucrare pentru a dezvolta modele 3D de metal lichid cu rezoluție la nivel sub-micron, protejate printr-o carcasă de pachet de oxid stabilă mecanic. Licong An a subliniat semnificația acestei abordări: „Pentru prima dată, metoda litografiei într-un singur pas poate fi utilizată direct pentru modelarea metalului lichid”, a spus el.
El a definit în continuare implicațiile practice ale metodei. „Datorită tensiunii superficiale ridicate și modelelor de curgere, în comparație cu modelarea litografică tradițională. Aceasta este prima dată când o metodă de litografie este utilizată pentru modelarea directă a metalelor lichide.” Lucrarea descrisă aici este, prin urmare, „un prim efort de a introduce litografia laser avansată ca proces într-un singur pas pentru a genera direct modele de metal lichid foarte eficiente”, a spus el.
Experimentele: nanoparticule de metal lichid (LMNP) dezvoltare
Echipa de cercetare a rezumat metoda de dezvoltare a modelelor de metal lichid de înaltă rezoluție în patru pași. La început, au pulverizat o nanoparticulă de metal lichid (LMNP) pe un substrat pentru a forma o peliculă subțire LMNP. Apoi s-a concentrat fasciculul laser pulsat pe suprafața filmului subțire, unde fasciculul de incidență s-a împrăștiat datorită nanostructurii sale de suprafață, urmată de ablația LMNP-urilor și a substratului unde intensitatea maximă a energiei a atins un prag de ablație. Socul indus de laser a actionat ca o presare pentru a genera presiune asupra particulelor de metal lichid, iar echipa a folosit energia laser ca parametru principal pentru a controla formarea modelelor de inalta rezolutie. Echipa a reglat viteza ultrarapidă de încălzire și răcire prin laser, pentru a genera un strat de oxid 3D uniform pe suprafața superioară a arhitecturii 3D, cu stabilitate mecanică sporită, pentru o stabilitate ridicată în fața deteriorării exterioare.
Licong An a subliniat această lucrare drept „unul dintre modelele de metal lichid cu cea mai înaltă rezoluție până în prezent” și a spus: „Modelele de metal lichid de înaltă rezoluție au menținut dimensiunile caracteristicilor de până la 0,5 µm, cu o linie de 0,5 µm. spațiere pentru a forma unul dintre modelele de metal lichid cu cea mai înaltă rezoluție de până acum la scară sub-micron."
Sinteza nanoparticulelor de metal lichid (LMNP)
Echipa de cercetare a dezvoltat lichidul nanoparticulele de metal, conform rapoartelor anterioare, prin dispersarea ultrasonică a aliajului EGaIn în vrac în etanol, pentru a forma LMNP-uri prin auto-asamblare moleculară, cu un diametru mediu de aproximativ 200 nm. Un strat subțire de oxid s-a format, de obicei, rapid în timpul procesului de sonicare pentru a menține particulele de metal la forme sferice. An şi colab. a acoperit cu pulverizare LMNP-urile așa cum au fost pregătite pe un substrat pe bază de siliciu pentru a forma un film subțire de nanoparticule și a păstrat filmul subțire neconductiv, folosind o sursă laser cu fibre pentru a produce nanomodele. Licong An a subliniat mecanismul tehnicii avansate de litografie cu laser, „metoda ar putea induce o presiune mare a laserului, care să acționeze ca un șoc de comprimare pentru a genera presiune asupra particulelor de metal lichid”. El a continuat, „când trece strângerea, particulele de 200 nm sunt extrudate într-o carcasă robustă de oxid de 20 nm, care acționează ca un pachet robust pentru a proteja modelele de metal lichid de dedesubt de a fi deteriorate.”
< /p>
Oamenii de știință au confirmat formarea modelelor periodice de metal lichid induse de laser prin metode de spectroscopie cu raze X cu dispersie de energie și cartografii elementare pentru a arăta prezența siliciului, galiului și oxidului, cu metal lichid imprimat pe substratul de bază. Tehnica laser inovatoare a depășit și limita optică a laserului. Licong An a spus: „Toată lumea știe că există o corelație directă între rezoluția modelului de metal lichid și dimensiunea instrumentului de procesare, litografia noastră revoluționară cu laser a spart această cunoaștere comună, pentru a genera modele cu rezoluție sub-micron pentru prima dată.”
El crede că „modelele ar putea atinge o calibrare mult mai mare dacă se folosește un laser cu o lungime de undă mai mică”. Echipa a simulat, de asemenea, formarea de nanomodele și a subliniat procesul într-o singură etapă de depunere directă a modelului de metal lichid; o altă caracteristică semnificativă a studiului. Ei au combinat o serie de metode experimentale pentru a caracteriza compoziția elementară proprietară a învelișului pachetului de oxid care acoperă nanomodelele de metal lichid cu proprietăți mecanice sporite – în comparație cu metodele convenționale preexistente de generare a modelelor de metal lichid.
< /p>
În acest fel, Licong An și colegii au dezvoltat modele de metal lichid de înaltă rezoluție, cu autoprotecție electronică, printr-o metodă de litografie cu laser pulsat (PLL) pentru a crea unul dintre lichidele cu cea mai înaltă rezoluție. modele metalice până în prezent. Echipa are în vedere aplicații ale noului material în practici la scară nanometrică de ultimă generație, cu densități mari de integrare, potrivite pentru aplicații solicitante. Echipa de cercetare a fost formată din colaborări cheie între autorul principal și cercetătorul Licong An și colegii interdisciplinari, inclusiv profesorul Gary J. Cheng, membru al Asociației Americane pentru Avansarea Științei.
© 2022 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu