Lepka taśma wrażliwa na promieniowanie UV ułatwia transfer materiałów 2D – Świat Fizyki

Nowy rodzaj taśmy samoprzylepnej wrażliwej na światło ultrafioletowe ułatwia i obniża koszty przenoszenia materiałów dwuwymiarowych, takich jak grafen, na różne powierzchnie. Według japońskich twórców nowa technika taśmowa może zrewolucjonizować transfer materiałów 2D, przybliżając nas do integracji takich materiałów z urządzeniami.

Materiały 2D stanowią podstawę wielu zaawansowanych urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych. Ponieważ jednak mają one zaledwie kilka atomów grubości, materiały te są trudne do przeniesienia na powierzchnie urządzeń. Obecne metody są bardzo złożone i często obejmują trawienie podłoża żrącymi kwasami. Ekstremalna cienkość materiałów oznacza również, że często potrzebują folii polimerowej, która będzie je wspierać podczas procesu produkcyjnego. Powłokę tę należy później usunąć rozpuszczalnikiem, co jest czasochłonne i kosztowne, a także może uszkodzić materiał, wprowadzając niepożądane defekty, które pogarszają jego właściwości elektroniczne i mechaniczne.

Nowa taśma funkcjonalna

Naukowcy prowadzeni przez Hiroki temu of Uniwersytet Kyushu twierdzą, że znaleźli alternatywne rozwiązanie. Nowa taśma funkcjonalna, którą zespół opracował przy pomocy sztucznej inteligencji (AI), składa się z folii poliolefinowej i cienkiej warstwy kleju. Zanim taśma zostanie wystawiona na działanie światła UV, ulega silnym oddziaływaniom van der Waalsa z grafenem (dwuwymiarową formą węgla) i przykleja się do niego. Po ekspozycji na promieniowanie UV interakcje te słabną, dzięki czemu grafen można łatwo uwolnić i przenieść na powierzchnię docelową. Taśma usztywnia się również nieco pod wpływem promieni UV, co jeszcze bardziej ułatwia odklejenie od niej grafenu.

Współpracujemy z ekspertami z japońskiej firmy produkcyjnej Nitto Denkonastępnie badacze opracowali taśmy transferowe do innych ważnych technologicznie materiałów 2D. Należą do nich heksagonalny azotek boru (hBN), czasami nazywany białym grafenem lub „kuzynem grafenu”, oraz dichalkogenki metali przejściowych (TMD), które są obiecujące dla elektroniki postkrzemowej. Na obrazach uzyskanych za pomocą mikroskopów optycznych i sił atomowych powierzchnie tych materiałów po transferze taśmą wydawały się gładsze i zawierały mniej defektów niż te przenoszone metodami konwencjonalnymi.

Elastyczny i łatwy do przycięcia na wymiar

Ponieważ taśma UV jest elastyczna i (w przeciwieństwie do ochronnych folii polimerowych) nie wymaga usuwania po transferze rozpuszczalnikami organicznymi, można ją stosować na podłożach zakrzywionych lub wrażliwych na działanie takich rozpuszczalników, takich jak tworzywa sztuczne. Ago uważa, że ​​mogłoby to rozszerzyć zastosowania taśmy, co on i jego koledzy zademonstrowali, tworząc plastikowe urządzenie wykorzystujące grafen do wykrywania promieniowania terahercowego. „Takie urządzenie mogłoby być obiecujące w zakresie obrazowania medycznego lub bezpieczeństwa na lotniskach, ponieważ promieniowanie to może przenikać przez obiekty, podobnie jak promienie rentgenowskie” – wyjaśnia.

Taśmę UV można łatwo przyciąć do wymaganego rozmiaru, co ułatwia przeniesienie odpowiedniej ilości materiału 2D. Ten proces „wytnij i przenieś”, jak nazywają go naukowcy, zminimalizuje ilość odpadów i obniży koszty.

Współpraca, która utknęła

Przed opracowaniem nowej taśmy grupa badawcza Ago przez ponad 10 lat pracowała nad chemicznym osadzaniem z fazy gazowej jako metodą syntezy wysokiej jakości grafenu, hBN i TMD. Mówi, że w tym czasie wielu badaczy poprosiło o próbki, ale większość z nich miała problemy z przeniesieniem tych materiałów 2D na swoje podłoża. „Pomyślałem więc: co by było, gdyby z łatwością mogli sami dokonać tego transferu? Dlatego zaczęliśmy próbować tworzyć nasze taśmy z materiałami 2D” – mówi Ago.

Aby udoskonalić tę technikę, Ago nawiązał współpracę z firmą Nitto Denko, która produkuje szeroką gamę taśm samoprzylepnych. Ponieważ taśmy te były częściej używane do grubych materiałów, takich jak papier, współpraca na początku była trudna, ale ich praca się opłaciła: „Po szeroko zakrojonych badaniach w końcu udało nam się opracować taśmy UV i procesy transferu odpowiednie do czystego transferu materiałów 2D.” Ago opowiada Świat Fizyki.

W stronę wielkoskalowych procesów produkcyjnych materiałów 2D

Ago mówi o najbardziej bezpośrednim zastosowaniu techniki, którą zespół opisuje w Elektronika natury, polegałoby na zintegrowaniu go z wielkoskalowymi procesami produkcyjnymi materiałów 2D. Następnie dodaje: „Osobiście spodziewam się opracowania najnowocześniejszych, zaawansowanych urządzeń dzięki naszej taśmie do transferu UV, ponieważ możemy przenosić różne rodzaje materiałów 2D, a nawet układać te materiały razem w różne orientacje, co jest procesem umożliwiającym pojawienie się nowych właściwości elektronicznych".

Chociaż proces przenoszenia jest stosunkowo płynny, Ago i współpracownicy przyznają, że w materiałach 2D powstają pewne zmarszczki i pęcherzyki. Pracują nad ulepszeniami składu warstwy kleju, które mogą pomóc w rozwiązaniu tego problemu. Kolejnym celem ulepszeń jest zwiększenie rozmiaru przenoszonych materiałów 2D poza obecnie używane 4-calowe (102 mm) płytki.

„Chcę także rozwijać produkcję bardziej wyrafinowanych urządzeń z wykorzystaniem różnych rodzajów materiałów 2D i taśm UV” – ujawnia Ago. „Mogłyby one znacząco zmienić sposób produkcji urządzeń elektronicznych i fotonicznych”. Dalsza współpraca ze środowiskiem akademickim i przemysłem może umożliwić zespołowi „udoskonalenie tej unikalnej techniki transferu taśm i przyspieszenie realizacji produktów komercyjnych przy użyciu materiałów 2D”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/