Революция в производстве наноматериалов
Техника Nanosheet может революционизировать производство наноматериалов
Мэдисон, штат Висконсин — После шести лет кропотливой работы, группа учёных Университета Висконсин-Мэдисон сделала новый прорыв.
Учёные считают, что их материалы (крошечные листы оксида цинка) будут иметь огромные последствия для электронных, полупроводниковых и биомедицинских устройств.
Ван Сюйдун, профессор UW-Madison материаловедения и инженерии, и исследователь Ван Фэй — разработали методику создания двумерных соединений, тонких материалов.
Исследователи описали свои выводы в журнале Nature Communications за 20 января.
По сути это микроскопический материал толщиной всего в несколько атомов. Наноматериалы имеют уникальные электронные и химические свойства по сравнению с композиционными обычными материалами.
«Что приятно, 2-D наноматериалы — это природные структуры, они включают графен (один слой графита и ограниченное число других соединений).
Разработка надёжного метода для синтеза и производства 2-D нанолистов была целью исследователей материалов в наноиндустрии в течение многих лет.
В их технике, команда UW-Madison применяет специально разработанные поверхностно-моющие средства, содержащие ионы цинка.
Благодаря своим химическим свойствам, поверхностно-активное вещество собирает в единый слой на поверхности жидкости, отрицательно заряженные ионы сульфат. Эти сульфат-ионы привлекают положительно заряженные ионы цинка внутри жидкости к поверхности, и в течение пары часов ионы цинка образуют непрерывные нанолисты оксида цинка толщиной всего в несколько атомных слоёв.
Сюйдун Ван впервые пришла идея использовать поверхностно-активное вещество, чтобы растить нанолисты, как метод нанотехнологий, в 2009 году.
«В соответствии с правильными условиями, поверхностно-активное вещество будет самостоятельно собирать атомы, чтобы формировать монослой. Это хорошо известный процесс. Я задавался вопросом, почему мы не можем этот метод использовать для выращивания кристаллического покрытия».
После пяти лет проб и ошибок с различными растворами ПАВ, идея окупилась.
«Мы очень рады», говорит Ван Сюйдун. «Это, безусловно, новый способ для изготовления 2-D нанолистов, и он имеет большой потенциал для различных материалов и для различных применений.»
Исследователи обнаружили, что выращенные 2-D нанолисты оксида цинка, способны функционировать как полупроводниковые транзисторы р-типа.
Оксид цинка является очень полезным компонентом электронных материалов, и его новые нанолисты имеют потенциал для использования в датчиках, измерительных преобразователях и оптических приборах.
Но нанолисты оксида цинка являются лишь первыми ласточками из того, что может произвести революцию в производстве наноматериалов. Уже сейчас команда UW-Madison применяет свой метод для поверхностного роста нанолистов золота и палладия, а техника имеет перспективы для выращивания нанолистов всевозможных металлов.
«Мы получим много нового функционального материала в 2-D материальной категории,» говорит Ван.
