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.

NASA реактивный двигатель изготовлен методом 3D печати

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.

Устойчивые строительные материалы

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.

Учёные создали новый вид материи