Het Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) onder het ministerie van Wetenschap en ICT heeft een op rol gebaseerde schadevrije overdrachtstechniek ontwikkeld waarmee tweedimensionale (2D) nanomaterialen zonder schade op waferschaal kunnen worden overgebracht. De voorgestelde techniek heeft een verscheidenheid aan toepassingen, van transparante displays en halfgeleiders tot displays voor zelfrijdende auto's, en zal naar verwachting de commercialisering van op 2D nanomateriaal gebaseerde hoogwaardige apparaten versnellen.

Dr. Kwang-Seop Kim, hoofdonderzoeker van de afdeling Nano-Mechanica van het KIMM, erin geslaagd een techniek te ontwikkelen voor het overbrengen van 2D-nanomaterialen, zo dun als 1/50, 000 van een haarlok, op een ondergrond van minimaal 4 inch (ca. 10 cm) zonder beschadigingen.

De roll-based transfer is een proces waarbij 2D-nanomaterialen op een transferfilm worden overgebracht naar een gewenst substraat. Het is een zeer efficiënte techniek die continue overdracht van nanomaterialen op een groot oppervlak mogelijk maakt, vergelijkbaar met afdrukken op papier.

Het overdrachtsproces omvat nanomaterialen op een overdrachtsfilm (A) en een doelsubstraat (B). Bij roloverdracht, de nanomaterialen worden overgebracht naar B wanneer A op B wordt gerold. Dit is vergelijkbaar met het proces van het overbrengen van een tatoeage op de huid met behulp van een tatoeagesticker. De sticker speelt de rol van de transferfilm, de tatoeage vertegenwoordigt de 2D-nanomaterialen, en de huid is het substraat.

Het belangrijkste punt in de voorgestelde techniek is het identificeren van twee verschillende soorten schademechanismen met betrekking tot de vervorming van de kleeflaag in de transferfilm door middel van computersimulatie en experimenten. Het team optimaliseert de dikte van de lijmlaag om de vervorming van de lijmlaag tijdens het overdrachtsproces te minimaliseren, wat leidt tot de schadevrije overdracht van 2D-nanomaterialen met een groot oppervlak.

Het team ontdekte het principe achter het schadevrij overbrengen van een extreem dunne tatoeage op de huid door de tatoeagesticker te optimaliseren.

De techniek kan worden gebruikt in het op rollen gebaseerde overdrachtsproces voor de productie van op 2D op nanomateriaal gebaseerde flexibele transparante displays en transparante halfgeleiders, het verminderen van de schade in 2D-nanomateriaal tot 1% in vergelijking met de bestaande 30%.

Hoofdonderzoeker Kwang-Seop Kim zei:"Onze techniek om 2D-nanomaterialen en micro-apparaten met een groot oppervlak over te brengen zonder schade aan substraten, zal de productiekosten van draagbare apparaten aanzienlijk verlagen, flexibele transparante vertoningen, en hoogwaardige bio-/energiesensoren, waardoor de commercialisering van verwante toepassingen wordt versneld. We verwachten ook nieuwe bedrijven in verschillende sectoren, van de volgende generatie halfgeleiders tot toekomstige voertuigen."