Los investigadores informan una técnica para hacer nanohojas en un minuto

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Las películas 2D de alta calidad pueden estar a un paso de distancia. Crédito: Dr. Minoru Osada

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Minoru Osada (él, ella) y el investigador postdoctoral Yue Shi (él, ella) en el Instituto de Materiales y Sistemas del Futuro (IMaSS) en la Universidad de Nagoya, Japón, ha desarrollado una nueva tecnología para hacer nanoláminas delgadas. películas de materiales bidimensionales de varios nanómetros de espesor en aproximadamente un minuto.

Esta tecnología permite la creación de películas de nanoláminas grandes de alta calidad con un solo clic, sin necesidad de conocimientos o tecnología especializados. Se espera que sus hallazgos contribuyan al desarrollo de procesos de producción industrial para varios tipos de dispositivos de nanoláminas. El estudio ha sido publicado Interfaces y materiales de aplicación de ACS.

Las nanoláminas tienen un espesor medido en nanómetros. Los nanómetros son tan delgados que las placas no se pueden ver desde un lado a simple vista. Tienen usos potenciales en varios campos diferentes, incluida la electrónica, la catálisis, el almacenamiento de energía y la biomedicina. Los que están hechos de grafeno y nanoláminas inorgánicas se están probando para su uso en una variedad de dispositivos, desde células solares hasta sensores y baterías, porque tienen propiedades eléctricas, de transparencia y térmicas que difieren de los materiales a granel convencionales.

Sin embargo, las técnicas actuales utilizadas para preparar estas películas delgadas, como el método Langmuir-Blodgett, requieren mano de obra calificada y condiciones complejas. «Usando los métodos existentes, se tarda aproximadamente una hora en crear una capa», dijo Osada. «Esto crea un gran obstáculo en la producción de nanoláminas».

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El grupo tenía como objetivo desarrollar un nuevo proceso que pudiera producir fácilmente y en poco tiempo películas monocapa de nanoláminas de alta calidad y prolijamente embaldosadas. Desarrollaron un proceso de formación de película automatizado que produjo nanoláminas en aproximadamente un minuto con una simple gota de solución acuosa coloidal sobre un sustrato calentado en una placa caliente usando una pipeta automática. Luego siguieron esto con la aspiración de la solución y la eliminación del líquido. El resultado fue una película de monocapa prolijamente embaldosada sin espacios entre las nanoláminas.

«Disminuir la tensión superficial de la solución acuosa coloidal y promover la convección de las nanoláminas suprimió la superposición y los espacios entre las nanoláminas y nos permitió controlar su alineación», dijo Osada. «Fue posible la construcción capa por capa de películas multicapa con control de espesor de nanoláminas, replicando la producción de una película monocapa ordenada».

«Se espera que el método recientemente desarrollado se convierta en una tecnología importante como método industrial de fabricación de película delgada y método de nanorrecubrimiento para nanoláminas porque es simple, rápido y requiere solo una pequeña cantidad de solución para producir una gran cantidad de alta calidad». pedazo. – película superficial con una nivelación prolija de mosaico», dijo.

“La tecnología se basa en operaciones simples de tirar y tirar con una pipeta automática y no requiere conocimientos ni tecnología especializada. Esta tecnología es aplicable a nanoláminas de diversas composiciones y estructuras, como óxidos, grafeno y nitruro de boro, y puede formar películas. sobre sustratos de diversas formas, tamaños y materiales, lo que la convierte en una tecnología de formación de películas extremadamente versátil”, dijo Osada.

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Información adicional:
Yue Shi et al., Recolección automatizada de una sola gota para facilitar la colocación de películas en 2D, Interfaces y materiales de aplicación de ACS (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c02250

Información del diario:
Interfaces y materiales de aplicación de ACS


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