סרט דביק רגיש ל-UV מקל על העברת חומרים דו-ממדיים - עולם הפיזיקה

סוג חדש של סרט דביק רגיש לאור אולטרה סגול מקל וזול יותר להעביר חומרים דו מימדיים כמו גרפן על משטחים שונים. לפי המפתחים שלה ביפן, טכניקת הקלטת החדשה עשויה לחולל מהפכה בהעברת חומרים דו-ממדיים, ולקרב אותנו לשילוב חומרים כאלה במכשירים.

חומרים דו מימדיים מהווים את הבסיס להרבה מכשירים אלקטרוניים ואופטואלקטרוניים מתקדמים. עם זאת, כיוון שעובים רק כמה אטומים, קשה להעביר חומרים אלה אל משטחי המכשיר. השיטות הנוכחיות מורכבות ביותר ולעיתים קרובות כוללות תחריט של מצע עם חומצות קורוזיביות. הדק הקיצוני של החומרים גם אומר שהם צריכים לעתים קרובות סרט פולימרי כדי לתמוך בהם במהלך תהליך הייצור. יש להסיר את הסרט הזה עם ממס לאחר מכן, דבר שגוזל זמן ויקר, ועלול לפגוע בחומר על ידי החדרת פגמים לא רצויים הפוגעים בתכונות האלקטרוניות והמכניות שלו.

סרט פונקציונלי חדש

חוקרים בראשות הירוקי אגו of אוניברסיטת קיושו אומרים שהם מצאו כעת פתרון חלופי. הסרט הפונקציונלי החדש, שפיתח הצוות בעזרת בינה מלאכותית (AI), עשוי מסרט פוליאולפין ושכבת דבק דקה. לפני שהוא נחשף לאור UV, הקלטת מציגה אינטראקציות חזקות של ואן דר ואלס עם גרפן (צורה דו-ממדית של פחמן) ונצמדת אליו. לאחר חשיפת UV, אינטראקציות אלו נחלשות כך שניתן לשחרר בקלות את הגרפן ולהעבירו אל משטח מטרה. הסרט גם מתקשה מעט לאחר חשיפה ל-UV, מה שמקל עוד יותר על קילוף הגרפן ממנו.

עובד בשיתוף פעולה עם מומחים מחברת הייצור היפנית ניטו דנקו, החוקרים פיתחו אז סרטי העברה לחומרים דו-ממדיים חשובים טכנולוגית אחרים. אלה כוללים בורון ניטריד משושה (hBN), המכונה לעתים גרפן לבן או "בן דודו של גרפן", ודיכלקוגנידים מתכת מעבר (TMDs), המראים הבטחה לאלקטרוניקה שלאחר סיליקון. בתמונות שהתקבלו באמצעות מיקרוסקופים של כוח אופטי ואטומי, המשטחים של חומרים אלה לאחר העברת הקלטת נראו חלקים יותר והכילו פחות פגמים מאלה שהועברו באמצעות גישות קונבנציונליות.

גמיש וחתוך בקלות לפי מידה

מכיוון שסרט ה-UV גמיש ואין צורך להסירו (בניגוד לסרטי פולימר מגן) עם ממיסים אורגניים לאחר ההעברה, ניתן להשתמש בו עם מצעים מעוקלים או רגישים לממיסים כאלה, כגון פלסטיק. Ago חושב שזה יכול להרחיב את היישומים של הקלטת, והוא ועמיתיו הדגימו זאת על ידי יצירת מכשיר פלסטיק שמשתמש בגרפן כדי לחוש קרינת טרה-הרץ. "מכשיר כזה יכול להיות מבטיח להדמיה רפואית או אבטחת שדות תעופה מכיוון שהקרינה הזו יכולה לעבור דרך עצמים, בדיוק כמו קרני רנטגן", הוא מסביר.

קל לחתוך את סרט ה-UV גם לגודל הנדרש, מה שמקל על העברת הכמות הנכונה של חומר דו-ממדי. תהליך ה"חתוך והעברה" זה, כפי שמכנים אותו החוקרים, ימזער בזבוז ויקטין את העלות.

שיתוף פעולה שנתקע

לפני שפיתחה את הקלטת החדשה, קבוצת המחקר של Ago עבדה במשך יותר מ-10 שנים על שקיעת אדים כימית כאמצעי לסינתזה של גרפן, hBN ו-TMD באיכות גבוהה. במהלך הזמן הזה, הוא אומר, חוקרים רבים ביקשו את הדגימות שלהם, אבל לרובם היו בעיות בהעברת החומרים הדו-ממדיים האלה למצעים שלהם. "לכן חשבתי: מה אם הם יכולים בקלות לעשות את ההעברה הזו בעצמם? זו הסיבה שהתחלנו לנסות לייצר את קלטות החומרים הדו-ממדיות שלנו", אומר אגו.

כדי לקדם את הטכניקה, Ago שיתפה פעולה עם Nitto Denko, המייצרת מגוון רחב של סרטי הדבקה. מכיוון שהקלטות הללו שימשו לעתים קרובות יותר לחומרים עבים כמו נייר, שיתוף הפעולה התקשה בהתחלה, אך עבודתם השתלמה: "לאחר מחקר מקיף, סוף סוף הצלחנו לפתח סרטי UV ותהליכי העברה המתאימים להעברה נקייה של חומרים דו מימדיים." לפני מספר עולם הפיזיקה.

לקראת תהליכי ייצור בקנה מידה גדול של חומרים דו מימדיים

Ago אומר שהיישום הישיר ביותר לטכניקה, שהצוות מתאר בה טבע אלקטרוניקה, יהיה לשלב אותו בתהליכי ייצור בקנה מידה גדול של חומרים דו מימדיים. משם, הוא מוסיף, "אני באופן אישי מצפה לפיתוח של מכשירים מתקדמים מתקדמים עם העברת סרט UV שלנו מכיוון שאנו יכולים להעביר סוגים שונים של חומרים דו-ממדיים ואפילו לערום את החומרים הללו יחד ב אוריינטציות שונות, תהליך המאפשר להופיע מאפיינים אלקטרוניים חדשים".

למרות שתהליך ההעברה חלק יחסית, Ago ועמיתיו מכירים בכך שהוא מייצר כמה קמטים ובועות בחומרים הדו-ממדיים. הם עובדים על שיפורים בהרכב שכבת הדבק שעשויים לסייע בפתרון בעיה זו. מוקד נוסף לשיפור הוא להגדיל את גודל החומרים הדו-ממדיים המועברים מעבר לפרוסות 2 אינץ' (2 מ"מ) בהן הם משתמשים כעת.

"אני גם רוצה לפתח ייצור של מכשירים מתוחכמים יותר תוך שימוש בסוגים שונים של חומרים דו-ממדיים וסרטי UV", מגלה אגו. "אלה יכולים לשנות באופן מהותי את הדרך בה מייצרים מכשירים אלקטרוניים ופוטוניים." שיתופי פעולה נוספים עם האקדמיה והתעשייה, הוא אומר, יכולים לאפשר לצוות "לשפר את טכניקת העברת הקלטות הייחודית הזו ולדחוף קדימה את המימוש של מוצרים מסחריים באמצעות חומרים דו-ממדיים".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/