新工艺让基于纳米片的电子器件生产成本更低

日本名古屋大学和日本国立材料科学研究所的科学家们发现，简单的一滴式方法可以将功能性纳米片拼接成单层，这种方法成本更低，速度更快。如果这种在《ACSNano》杂志上描述的工艺能够得到推广，就能推动下一代氧化物电子器件的发展。滴铸是在固体表面沉积纳米材料的最通用和最具成本效益的方法之一，名古屋大学材料科学家MinoruOsada说，他是该研究的通讯作者。但它有严重的缺点，其中之一是所谓的咖啡圈效应：一旦它们所在的液体蒸发，颗粒就会留下图案。让我们非常惊讶的是，通过移液器和热板控制对流会导致均匀的沉积，而不是环状的图案，这为滴铸提出了一种新的可能性。Osada所描述的过程异常地简单，尤其是与目前可用的滴铸技术相比，现有技术成本高、耗时长、浪费大。科学家们发现，用简单的吸管将含有2D纳米片的溶液滴到热板上加热到℃左右的基底上，然后取出溶液，就会使纳米片在30秒左右的时间内聚集在一起，形成瓦片状的层。分析表明，纳米片均匀地分布在基材表面，缝隙有限。这可能是表面张力驱动粒子如何分散的结果，以及随着溶液蒸发，沉积的液滴形状发生变化。科学家们用这个过程来沉积二氧化钛、铌酸钙、氧化钌和氧化石墨烯的颗粒溶液。他们还尝试了不同尺寸和形状的各种基材，包括硅、二氧化硅、石英玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。他们发现，可以通过加入少量的乙醇来控制溶液的表面张力和蒸发速度。此外，该团队还成功地利用这一工艺沉积了多层瓷砖纳米片，制造出具有各种功能的纳米涂层：导电、半导体、绝缘、磁性和光致变色。论文标题为《SingleDropletAssemblyforTwo-DimensionalNanosheetTiling》。