Ученые из Университета штата Айова нашли способ щадящего производства гибких микросхем на основе графена с помощью струйного принтера. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale.
Графен — двумерная аллотропная модификация углерода толщиной в один атом. Потенциальное применение графена обусловлено его физико-химическими свойствами: высокие коэффициент пропускания, электро- и теплопроводность, чрезвычайная механическая жесткость. Главной трудностью при практическом использовании графена является размер его листов. Так, до 2009 года они не превышали одного сантиметра по стороне, в 2010 году международная группа ученых сумела изготовить лист графена с диагональю 75 сантиметров.
В числе прочего графен рассматривается как возможная основа для гибкой дешевой электроники. Но традиционный способ изготовления таких микросхем — на струйном принтере — снижал прочность подложек. После печати лист графена должен быть обработан путем нагревания или с помощью химических веществ. Это необходимо для повышения электропроводности и производительности конечного устройства. Оба способа обработки деформировали пластиковые пленки или бумагу, используемые как поверхность для нанесения материала.
В новой работе ученые включили в процесс производства импульсный лазер. Излучение избирательно направлялось на «напечатанный» оксид графена, удаляя чернила для синтеза графена. Такая обработка в тысячу раз повысила электропроводность материала, при этом он становился трехмерным. По словам авторов, в атомно-силовом микроскопе элементы синтезированной структуры напоминают миниатюрные лепестки, возвышающиеся над поверхностью. Кроме того, технология позволила сохранить целостность подложек.
«Это исследование открывает возможности не только для изготовления гибких устройств на основе графена. Оно также может помочь в разработке недорогих электрохимических электродов для широкого спектра устройств, в том числе датчиков, биосенсоров, топливных элементов», — говорится в публикации.
