Onderzoekers van Rensselaer Polytechnic Institute hebben een nieuwe, ultraeenvoudige methode om goudlagen te maken die slechts miljardsten van een meter dik zijn. Het proces, die geen geavanceerde apparatuur vereist en op bijna elk oppervlak werkt, inclusief siliciumwafels, zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor de productie van nano-elektronica en halfgeleiders.

Sang-Kee Eah, universitair docent bij de afdeling Natuurkunde, Toegepaste fysica, en astronomie in Rensselaer, en afgestudeerde student Matthew N. Martin doordrenkt vloeibaar tolueen - een veelgebruikt industrieel oplosmiddel - met gouden nanodeeltjes. De nanodeeltjes vormen een platte, dicht opeengepakte laag goud op het oppervlak van de vloeistof waar het lucht ontmoet. Door een druppel van deze met goud doordrenkte vloeistof op een oppervlak te plaatsen, en wachten tot de tolueen verdampt, de onderzoekers waren in staat om met succes veel verschillende oppervlakken - waaronder een 3-inch siliciumwafer - te coaten met een monolaag van gouden nanodeeltjes.

"Er is de afgelopen jaren enorme vooruitgang geboekt in de chemische synthese van colloïdale nanodeeltjes. het vervaardigen van een monolaagfilm van nanodeeltjes die ruimtelijk uniform is op alle lengteschalen - van nanometers tot millimeters - blijkt nog steeds een hele uitdaging te zijn, "Zei Eah. "We hopen dat onze nieuwe ultraeenvoudige methode voor het maken van monolagen de verbeelding van andere wetenschappers en ingenieurs zal inspireren voor steeds bredere toepassingen van gouden nanodeeltjes."

Bekijk een videodemonstratie van dit nieuwe fabricageproces op:

Resultaten van de studie, getiteld "Geladen gouden nanodeeltjes in niet-polaire oplosmiddelen:10-min synthese en 2-D zelfassemblage, " werden onlangs in het tijdschrift gepubliceerd Langmuir .

Terwijl andere synthesemethoden enkele uren duren, deze nieuwe methode synthetiseert op chemische wijze gouden nanodeeltjes in slechts 10 minuten zonder dat er enige reiniging na de synthese nodig is, zei eh. In aanvulling, gouden nanodeeltjes die op deze manier zijn gemaakt, hebben de speciale eigenschap dat ze worden geladen op niet-polaire oplosmiddelen voor 2-D zelfassemblage.

Eerder, de 2-D zelfassemblage van gouden nanodeeltjes in een tolueendruppel werd gerapporteerd met overtollige liganden, wat het zelfmontageproces vertraagt ​​en bemoeilijkt. Dit vereiste dat de niet-vluchtige overtollige liganden in een vacuüm moesten worden verwijderd. In tegenstelling tot, De nieuwe methode van Eah zorgt ervoor dat gouden nanodeeltjes in minder dan een seconde naar het oppervlak van de tolueendruppel drijven, zonder dat er een vacuüm nodig is. Het duurt dan slechts enkele minuten voordat de tolueendruppel is verdampt en de gouden monolaag achterlaat.

"De uitbreiding van deze druppel 2-D zelfassemblagemethode naar andere soorten nanodeeltjes, zoals magnetische en halfgeleidende deeltjes, is uitdagend maar heeft veel potentieel, "Zei Eah. "Eenlagige films van magnetische nanodeeltjes, bijvoorbeeld, zijn belangrijk voor toepassingen voor magnetische gegevensopslag. Onze nieuwe methode kan mogelijk helpen bij het informeren van nieuwe en opwindende toepassingen."