University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering onderzoekers hebben een goedkopere, veiliger, en eenvoudigere technologie waarmee een "koppige" groep metalen en metaaloxiden kan worden verwerkt tot dunne films die in veel elektronica worden gebruikt, computer onderdelen, en andere toepassingen.

Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) .

De onderzoekers werkten samen met het Technology Commercialization Office van de University of Minnesota om de technologie te patenteren en hebben al interesse gewekt van de industrie.

Van veel metalen en hun verbindingen moeten dunne films worden gemaakt voordat ze kunnen worden gebruikt in technologische producten zoals elektronica, toont, brandstofcellen, of katalytische toepassingen. "koppige" metalen, echter, die elementen bevatten zoals platina, iridium, ruthenium, en wolfraam, zijn onder andere erg moeilijk om te zetten in dunne films omdat ze extreem hoge temperaturen vereisen (meestal meer dan 2, 000 graden Celsius) te verdampen.

Typisch, wetenschappers synthetiseren deze metaalfilms met behulp van technieken zoals sputteren en elektronenstraalverdamping. Dit laatste bestaat uit het smelten en verdampen van metalen bij hoge temperaturen en het laten vormen van een film op wafels. Maar, deze conventionele methode is erg duur, verbruikt veel energie, en kan ook onveilig zijn vanwege de hoge spanning die wordt gebruikt.

Nutsvoorzieningen, Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota hebben een manier ontwikkeld om deze metalen bij aanzienlijk lagere temperaturen te verdampen. minder dan 200 graden Celsius in plaats van enkele duizenden. Door organische liganden te ontwerpen en toe te voegen - combinaties van koolstof, waterstof, en zuurstofatomen - tot de metalen, de onderzoekers waren in staat om de dampdruk van de materialen aanzienlijk te verhogen, waardoor ze gemakkelijker verdampen bij lagere temperaturen. Hun nieuwe techniek is niet alleen eenvoudiger, maar het maakt ook materialen van hogere kwaliteit die gemakkelijk schaalbaar zijn.

"Het vermogen om met gemak en controle nieuwe materialen te maken, is essentieel voor de overgang naar een nieuw tijdperk van energie-economie, " zei Bharat Jalan, de hoofdauteur van de studie, een expert in materiaalsynthese, en een universitair hoofddocent en Shell-leerstoel aan de afdeling Chemical Engineering and Materials Science (CEMS) van de Universiteit van Minnesota. "Er is al een historisch verband tussen de innovatie in de synthesewetenschap en de ontwikkeling van nieuwe technologie. Miljoenen dollars gaan naar het maken van materialen voor verschillende toepassingen. Nu, we hebben een eenvoudigere en goedkopere technologie bedacht die betere materialen mogelijk maakt met atomaire precisie."

Deze metalen worden gebruikt om talloze producten te maken, van halfgeleiders voor computertoepassingen tot displaytechnologie. Platina, bijvoorbeeld, maakt ook een geweldige katalysator voor energieconversie en -opslag en wordt bekeken voor gebruik in spintronische apparaten.

"Het verlagen van de kosten en complexiteit van metaalafzetting en het mogelijk maken van depositie van complexere materialen zoals oxiden, zal een grote rol spelen in zowel industriële als onderzoeksinspanningen, " zei William Nunn, een afgestudeerde student chemische technologie en materiaalwetenschappen aan de Universiteit van Minnesota, de eerste auteur van de krant, en een ontvanger van de Robert V. Mattern Fellowship van de afdeling. "Nu het deponeren van deze metalen zoals platina gemakkelijker zal worden, we hopen een hernieuwde interesse te zien in de meer complexe materialen die deze hardnekkige metalen bevatten."