Wetenschappers van de Japanse Nagoya University en het National Institute for Materials Wetenschap hebben ontdekt dat een eenvoudige benadering met één druppel goedkoper en sneller is voor het samenvoegen van functionele nanobladen in een enkele laag. Als het proces, beschreven in het journaal ACS Nano , kan worden opgeschaald, het zou de ontwikkeling van de volgende generatie oxide-elektronica kunnen bevorderen.

"Druppelgieten is een van de meest veelzijdige en kosteneffectieve methoden voor het deponeren van nanomaterialen op een vast oppervlak, ", zegt materiaalwetenschapper Minoru Osada van de Universiteit van Nagoya, de corresponderende auteur van de studie. "Maar het heeft ernstige nadelen, een daarvan is het zogenaamde koffieringeffect:een patroon dat door deeltjes wordt achtergelaten zodra de vloeistof waarin ze zich bevinden verdampt. We hebben gevonden, tot onze grote verbazing, dat gecontroleerde convectie door een pipet en een kookplaat een uniforme afzetting veroorzaakt in plaats van het ringachtige patroon, suggereert een nieuwe mogelijkheid voor dropcasting."

Het proces dat Osada beschrijft is verrassend eenvoudig, vooral in vergelijking met de momenteel beschikbare tegeltechnieken, wat kostbaar kan zijn, tijdrovend, en verspillend. De wetenschappers ontdekten dat het laten vallen van een oplossing met 2-D nanosheets met een eenvoudige pipet op een substraat dat op een kookplaat is verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 100 ° C, gevolgd door verwijdering van de oplossing, zorgt ervoor dat de nanosheets in ongeveer 30 seconden samenkomen om een ​​tegelachtige laag te vormen.

Analyses toonden aan dat de nanosheets gelijkmatig over het oppervlak van het substraat waren verdeeld, met beperkte openingen. Dit is waarschijnlijk een gevolg van oppervlaktespanning die bepaalt hoe deeltjes zich verspreiden, en de vorm van de afgezette druppel verandert als de oplossing verdampt.

De wetenschappers gebruikten het proces om deeltjesoplossingen van titaniumdioxide af te zetten, calciumniobaat, rutheniumoxide, en grafeenoxide. Ze probeerden ook verschillende maten en vormen van verschillende substraten, inclusief silicium, siliciumdioxide, kwarts glas, en polyethyleentereftalaat (PET). Ze ontdekten dat ze de oppervlaktespanning en verdampingssnelheid van de oplossing konden regelen door een kleine hoeveelheid ethanol toe te voegen.

Verder, het team heeft dit proces met succes gebruikt om meerdere lagen betegelde nanosheets te deponeren, fabriceren van functionele nanocoatings met verschillende eigenschappen:geleidend, halfgeleidend, isolerend, magnetisch en fotochroom.