Siirrettäviä nanoskaalan antureita

Rice-insinöörit ovat kehittäneet menetelmän siirtää täydelliset, joustavat kaksiulotteiset piirit valmistusalustaltaan kaareviin ja muihin sileisiin pintoihin. Tällaiset piirit kykenevät kytkeytymään lähikentän sähkömagneettisien aaltojen kanssa ja tarjoavat seuraavan sukupolven tunnistusta optisille kuiduille ja muille sovelluksille. 

Rice University tutkijat kehittävät menetelmää siirtää kokonainen 2D-piiri mille tahansa sileälle pinnalle.

Materiaalitutkija Pulickel Ajayan ja Jun Loun johtamat insinöörit ovat kehittäneet menetelmän, jonka avulla atomisen litteät anturit saadaan saumattomasti integroitua rakenteisiin lukemaan siinä esiintyviä ilmiöitä.

Elektronisesti aktiivisia 2D-materiaaleja on tutkittu paljon mutta niiden siirtäminen sinne missä niitä tarvitaan, tuhoamatta niitä, on vaikeaa.

Ajayan- ja Loun ryhmät sekä insinööri Jacob Robinsonin laboratoriolla on uusi tapa pitää materiaalit ja niihin liittyvät piirit, myös elektrodit, ehjinä, kun ne siirretään kaareviin tai muihin sileisiin pintoihin.

Tutkijaporukka testasi konseptia tekemällä 10 nanometrin paksuisen indium-selenidi fotoilmaisimen kultaelektrodeilla ja sijoittamalla sen optiseen kuituun. Koska se oli niin lähellä valoa, lähikentän anturi käytännössä kytkeytyi sähkömagneettiseen aaltoon, joka kulkee kuidun pinnalla ja havainnoi tarkasti informaation kulkua kuidun sisällä.

"Tutkimusartikkelissa ehdotetaan useita mielenkiintoisia mahdollisuuksia soveltaa 2D-rakenteita todellisiin sovelluksiin", toteaa Lou. "Esimerkiksi meren pohjassa olevat optiset kuidut ovat tuhansia kilometrejä pitkiä ja jos ongelmia ilmenee, on vaikea tietää, missä on vikakohta. Jos käytettävissä on näitä antureita eri kohdissa, voit löytää kuidun vauriokohdan."

Kaksiulotteisia raakamateriaaleja siirretään usein polymetyylimetakrylaatin (PMMA) kerroksella, ja myös Ricen tutkijat käyttävät tätä tekniikkaa. Mutta he tarvitsivat vankan pohjakerroksen, joka ei pelkästään pitäisi piiriä vahingoittumattomana siirron aikana, mutta voitaisiin myös poistaa ennen rakenteen kiinnittämistä kohteeseen. (Myös PMMA poistetaan kun piiri saavuttaa kohteen.)

Ihanteellinen ratkaisu oli polydimetyyliglutarimidi (PMGI), jota voidaan käyttää laitteen valmistustasona ja helposti etsata pois ennen siirtoa kohteeseen. "Olemme käyttäneet jonkin verran aikaa kehittäessämme tätä uhrautuvaa kerrosta", Lou toteaa. PMGI näyttää toimivan millä tahansa 2D-materiaalilla, sillä tutkijat kokeilivat menestyksekkäästi myös molybdeenidiselenidiä ja muita materiaaleja.

Rice Labs on kehittänyt tähän mennessä vain passiivisia antureita, mutta tutkijat uskovat, että heidän tekniikka mahdollistaa myös aktiivisten antureiden tai rakenteiden mahdollisuuden televiestintään, biosensorointiin, plasmoniikkaan ja muihin sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin:

Atomisen ohuita kaasu- ja kemia-antureita

Grafeenin vikakohdista elektroninen nenä