Исследователи из колледжа науки и инженерии Университета Миннесотских городов-побратимов изобрели более дешевую, безопасную и простую технологию, которая позволит превращать «стойкую» группу металлов и оксидов металлов в тонкие пленки, используемые во многих электронных устройствах, компьютерных компонентах и т.д.
Исследователи работали с Управлением коммерциализации технологий Университета Миннесоты, чтобы запатентовать технологию, и уже вызвали интерес со стороны промышленности.
Многие металлы и их соединения должны быть превращены в тонкие пленки, прежде чем их можно будет использовать в технологических продуктах, таких как электроника, дисплеи, топливные элементы или каталитические приложения. Однако «упрямые» металлы, в том числе такие элементы, как платина, иридий, рутений и вольфрам, очень трудно преобразовать в тонкие пленки, поскольку для их испарения требуются чрезвычайно высокие температуры (обычно более 2000 градусов Цельсия).
Обычно ученые синтезируют эти металлические пленки, используя такие методы, как напыление и электронно-лучевое испарение. Последний состоит из плавления и испарения металлов при высоких температурах и образования пленки поверх пластин. Но этот традиционный метод очень дорог, потребляет много энергии и также может быть небезопасным из-за используемого высокого напряжения.
Теперь исследователи из Миннесотского университета разработали способ испарения этих металлов при значительно более низких температурах, менее 200 градусов Цельсия вместо нескольких тысяч. Разработав и добавив к металлам органические лиганды — комбинации атомов углерода, водорода и кислорода — исследователи смогли существенно увеличить давление паров материалов, что облегчило их испарение при более низких температурах. Их новая технология не только проще, но и позволяет получать материалы более высокого качества, которые легко масштабируются.
«Способность создавать новые материалы с легкостью и контролем имеет важное значение для перехода в новую эру энергосбережения», — сказал Бхарат Джалан, старший автор исследования, эксперт по синтезу материалов и доцент и заведующий кафедрой Shell в Департамент химического машиностроения и материаловедения (CEMS) Университета Миннесоты. «Уже существует историческая связь между инновациями в науке о синтезе и разработкой новых технологий. Миллионы долларов уходят на изготовление материалов для различных приложений. Теперь мы придумали более простую и дешевую технологию, которая позволяет получать более качественные материалы с атомарными атомами. точность».
Эти металлы используются для изготовления множества продуктов, от полупроводников для компьютерных приложений до дисплейной техники. Платина, например, также является отличным катализатором для преобразования и хранения энергии, и ее рассматривают для использования в устройствах спинтроники.
«Снижение стоимости и сложности осаждения металлов, а также обеспечение возможности осаждения более сложных материалов, таких как оксиды, будет играть большую роль как в промышленных, так и в исследовательских усилиях», — сказал Уильям Нанн, аспирант химического машиностроения и материаловедения Миннесотского университета. первый автор статьи и получатель стипендии им. Роберта В. Маттерна. «Теперь, когда депонирование таких металлов, как платина, станет проще, мы надеемся увидеть возобновление интереса к более сложным материалам, которые содержат эти стойкие металлы».
