Onderzoekers rapporteren techniek om nanosheets in één minuut te maken

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Minoru Osada (hem, hem) en postdoctoraal onderzoeker Yue Shi (haar, haar) aan het Institute for Future Materials and Systems (IMASS), Nagoya University in Japan, heeft een nieuwe technologie ontwikkeld voor het maken van nanosheets, dun films van tweedimensionale materialen van enkele nanometers dik, in ongeveer een minuut.

Deze technologie maakt het mogelijk om met een enkele klik hoogwaardige, grote films van nanosheets te vormen zonder dat daar gespecialiseerde kennis of technologie voor nodig is. Hun bevindingen zullen naar verwachting bijdragen aan de ontwikkeling van het industriële fabricageproces voor verschillende soorten nanosheet-apparaten. De studie is gepubliceerd in Toegepaste materialen en ACS-interfaces.

Nanosheets hebben een dikte gemeten in nanometers. De nanometers zijn zo dun dat de bladeren vanaf de zijkant niet met het blote oog te zien zijn. Ze hebben potentiële toepassingen op veel verschillende gebieden, waaronder elektronica, katalyse, energieopslag en biogeneeskunde. Die gemaakt van grafeen en anorganische nanosheets worden getest voor gebruik in een reeks apparaten, van zonnecellen tot sensoren en batterijen, omdat ze elektrische functies, transparantie en hittebestendigheid hebben die verschillen van die van conventionele bulkmaterialen.

De huidige technieken die worden gebruikt om deze dunne films te maken, zoals de Langmuir-Blodgett-methode, vereisen echter een gespecialiseerde behandeling en complexe omstandigheden. “Met behulp van bestaande methoden duurt het ongeveer een uur om een ​​enkele laag te maken,” zei Osada. “Dit vormt een grote hindernis bij het maken van nanosheets.”

Het team wilde een nieuw proces ontwikkelen dat eenvoudig en in korte tijd hoogwaardige nette tegels van monolaagse nanosheet-films kan produceren. Ze ontwikkelden een geautomatiseerd filmvormingsproces dat in ongeveer een minuut nanosheets produceerde met een enkele druppel van een colloïdale waterige oplossing op een substraat dat op een kookplaat werd verwarmd met behulp van een automatische pipet. Vervolgens volgden ze dit op door de oplossing op te zuigen en de vloeistof te verwijderen. Het resultaat was een geordend monolaagmembraan met tegels zonder openingen tussen de nanosheets.

“Het verminderen van de oppervlaktespanning van de colloïdale waterige oplossing en het bevorderen van het transport van de nanosheets onderdrukte de overlapping en openingen tussen de nanosheets en stelde ons in staat de uitlijning ervan te beheersen, ” zei Osada. “Laag-voor-laag fabricage van meerlagige films bestuurd door eenheidsdikte van nanosheets was mogelijk door het fabricageproces te herhalen met tegels van monolaagfilms.”

“De nieuw ontwikkelde methode zal naar verwachting een belangrijke technologie worden als een dunnefilmproductiemethode en een nanocoatingmethode voor nanosheets, omdat het eenvoudig en snel is en slechts een kleine hoeveelheid oplossing vereist om een ​​hoogwaardige, grote oppervlakte te fabriceren. film met een nette uitlijning betegeld,” zei hij.

“De technologie is gebaseerd op eenvoudige druppel- en zuigoperaties met behulp van een automatische pipet en vereist geen gespecialiseerde kennis of technologie. Deze technologie wordt toegepast op nanosheets van verschillende samenstellingen en structuren, zoals oxiden, grafeen en boornitride, en kan films vormen op substraten van verschillende vormen, maten en materialen, waardoor het een zeer veelzijdige filmvormende technologie is”, aldus Osada.