Fita adesiva sensível a UV facilita a transferência de materiais 2D – Physics World

Um novo tipo de fita adesiva sensível à luz ultravioleta torna mais fácil e barata a transferência de materiais bidimensionais como o grafeno para diferentes superfícies. De acordo com os seus desenvolvedores baseados no Japão, a nova técnica de fita poderá revolucionar a transferência de materiais 2D, aproximando-nos da integração de tais materiais em dispositivos.

Os materiais 2D formam a base de muitos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos avançados. No entanto, como têm apenas alguns átomos de espessura, esses materiais são difíceis de transferir para as superfícies dos dispositivos. Os métodos atuais são altamente complexos e muitas vezes envolvem a gravação de um substrato com ácidos corrosivos. A extrema finura dos materiais também significa que muitas vezes eles precisam de um filme de polímero para apoiá-los durante o processo de fabricação. Esse filme deve ser removido posteriormente com solvente, o que é demorado e caro, podendo danificar o material ao introduzir defeitos indesejados que degradam suas propriedades eletrônicas e mecânicas.

Uma nova fita funcional

Pesquisadores liderados por Hiroki atrás of Universidade de Kyushu dizem que encontraram agora uma solução alternativa. A nova fita funcional, que a equipe desenvolveu com a ajuda da inteligência artificial (IA), é feita de um filme de poliolefina e uma fina camada adesiva. Antes de ser exposta à luz UV, a fita exibe fortes interações de van der Waals com o grafeno (uma forma 2D de carbono) e adere a ele. Após a exposição aos raios UV, essas interações enfraquecem para que o grafeno possa ser prontamente liberado e transferido para uma superfície alvo. A fita também endurece ligeiramente após a exposição aos raios UV, o que torna ainda mais fácil retirar o grafeno dela.

Trabalhando em colaboração com especialistas da empresa de manufatura japonesa Nitto Denko, os pesquisadores desenvolveram fitas de transferência para outros materiais 2D tecnologicamente importantes. Isso inclui nitreto de boro hexagonal (hBN), que às vezes é chamado de grafeno branco ou “primo do grafeno”, e dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), que são promissores para a eletrônica pós-silício. Nas imagens obtidas com microscópios ópticos e de força atômica, as superfícies desses materiais após a transferência da fita pareciam mais lisas e continham menos defeitos do que aquelas transferidas por abordagens convencionais.

Flexível e facilmente cortado no tamanho certo

Como a fita UV é flexível e (ao contrário dos filmes poliméricos protetores) não precisa ser removida com solventes orgânicos após a transferência, ela pode ser usada com substratos curvos ou sensíveis a tais solventes, como plásticos. Ago pensa que isso poderia expandir as aplicações da fita, e ele e seus colegas demonstraram isso criando um dispositivo de plástico que usa grafeno para detectar a radiação terahertz. “Tal dispositivo pode ser promissor para imagens médicas ou segurança de aeroportos, já que essa radiação pode passar através de objetos, assim como os raios X”, explica.

A fita UV também é fácil de cortar no tamanho necessário, facilitando a transferência da quantidade certa de material 2D. Este processo de “cortar e transferir”, como lhe chamam os investigadores, minimizará o desperdício e reduzirá os custos.

Uma colaboração que pegou

Antes de desenvolver a nova fita, o grupo de pesquisa de Ago trabalhou por mais de 10 anos na deposição química de vapor como meio de sintetizar grafeno, hBN e TMDs de alta qualidade. Durante esse período, diz ele, muitos pesquisadores solicitaram suas amostras, mas a maioria deles teve problemas para transferir esses materiais 2D para seus substratos. “Então pensei: e se eles pudessem facilmente fazer essa transferência sozinhos? É por isso que começamos a tentar fazer nossas fitas de materiais 2D”, diz Ago.

Para avançar na técnica, a Ago colaborou com a Nitto Denko, que fabrica uma grande variedade de fitas adesivas. Como essas fitas eram usadas com mais frequência para materiais grossos como papel, a colaboração teve dificuldades no início, mas o trabalho valeu a pena: “Após uma extensa pesquisa, finalmente conseguimos desenvolver fitas UV e processos de transferência adequados para a transferência limpa de materiais 2D”, atrás diz Mundo da física.

Rumo a processos de fabricação em larga escala de materiais 2D

Ago diz a aplicação mais direta da técnica, que a equipe descreve em Eletrônicos da Natureza, seria integrá-lo em processos de fabricação em larga escala para materiais 2D. A partir daí, ele acrescenta: “Eu pessoalmente espero o desenvolvimento de dispositivos avançados de ponta com nossa transferência de fita UV, porque podemos transferir vários tipos de materiais 2D e até mesmo empilhar esses materiais juntos em diferentes orientações, um processo que permite o surgimento de novas propriedades eletrônicas. "

Embora o processo de transferência seja relativamente suave, Ago e colegas reconhecem que produz algumas rugas e bolhas nos materiais 2D. Eles estão trabalhando em melhorias na composição da camada adesiva que possam ajudar a resolver esse problema. Outro foco de melhoria é aumentar o tamanho dos materiais 2D transferidos além dos wafers de 4 polegadas (102 mm) usados ​​atualmente.

“Também quero desenvolver a fabricação de dispositivos mais sofisticados utilizando diferentes tipos de materiais 2D e fitas UV”, revela Ago. “Isso poderia mudar substancialmente a forma como os dispositivos eletrônicos e fotônicos são produzidos.” Outras colaborações com a academia e a indústria, diz ele, poderiam permitir à equipe “melhorar esta técnica única de transferência de fita e impulsionar a realização de produtos comerciais utilizando materiais 2D”.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/