Voor de eerste keer, onderzoekers van Missouri S&T hebben aangetoond dat zeer geordende dunne koperfilms direct kunnen worden gekristalliseerd op een één molecuul dikke laag organisch materiaal in plaats van op de anorganische substraten die al jaren worden gebruikt.

De dunne koperfilms die ze hebben geproduceerd, zijn uitstekende kandidaten voor gebruik als onderliggende stoffen voor zonnecellen, LED's, en hoge-temperatuur supergeleiders, zegt dr. Jay Switzer, Chancellor's Professor en Curators' Distinguished Professor emeritus scheikunde, wie de hoofdonderzoeker van het project is. Switzer zegt dat andere onderzoekers eerder dunne films hebben gegalvaniseerd op zelf-geassembleerde monolagen (SAM's) van organische moleculen, maar die films misten de in-plan en out-of-plane volgorde die nodig is voor elektronische toepassingen.

"Zoals de manier waarop schelpen, botten of tanden worden gevormd, we hebben een manier gevonden om de koperfilms het juiste niveau van kristallijne orde en duurzaamheid te geven voor hun toepassingen, ", zegt Switzer. "Met ons proces, die biomineralisatie nabootst, we creëren anorganische dunne films met superieure kwaliteiten van een kristalachtige orde, hoge geleidbaarheid en flexibiliteit."

In hun experimenten, de onderzoekers zetten koper elektrolytisch af op een enkele laag L-cysteïne, een eiwitvormend aminozuur dat op geordende goudlagen op silicium werd geplaatst. Nadat het koper was gekristalliseerd tot een geordende film, ze waren in staat om een ​​single op te tillen, kristalachtige folie eenvoudig met plakband. Hun proces biedt een goedkope route naar vrijstaande metaalfolies met eigenschappen die lijken op die van dure eenkristallen, merken de onderzoekers op.

Switzer zegt dat hun methode het belang aantoont van het cysteïnemolecuul bij het sturen van de groei van geordende kristallijne structuren. Als bijdrage aan de wetenschap, hij merkt op dat de methode toekomstig werk aan de afzetting van geordende films van andere belangrijke materialen zoals halfgeleiders en katalysatoren op organische zelf-geassembleerde monolagen mogelijk zal maken. De methode kan ook blijken de effecten van roostermismatch te minimaliseren die soms epitaxiale, of kristallijn, groei.

Andere W&T-wetenschappers uit Missouri in het team zijn Dr. Avishek Banik, een postdoctoraal onderzoeker in de chemie; Dr. Eric Bohannan, een senior onderzoeksspecialist in het Materials Research Center van S&T; en Bin Luo, een doctoraatsstudent in de chemie.

De bevindingen van het team zullen worden gepubliceerd in het komende nummer van de American Chemical Society Journal of Physical Chemistry C en zijn nu online beschikbaar in de studie, "Epitaxiale elektrodepositie van Cu (111) op een L-cysteïne zelfgeassembleerde monolaag op Au (111) en epitaxiale lift-off van monokristallijne CuFoils voor flexibele elektronica."