'스마트' 재료의 자립형 멤브레인을 만드는 새로운 프로세스를 발견했습니다.
기술을 사용하여 더 빠르고 효율적인 전자 장치 및 부품을 만들 수 있습니다.
날짜:
2023년 1월 3일
원천:
미네소타 대학교
요약:
한 팀이 과학자들이 센서 및 플렉서블 전자 장치와 같은 장치에 사용하기 위해 고유한 특성을 활용할 수 있는 '스마트' 재료의 나노 멤브레인을 만드는 새로운 방법을 개발했습니다.
미네소타 트윈 시티 대학(University of Minnesota Twin Cities)이 이끄는 과학자 및 엔지니어 팀은 빛, 자기장, 또는 전기장.
이 발견을 통해 연구원들은 이러한 특성을 활용하고 센서, 스마트 직물 및 유연한 전자 장치와 같은 더 나은 장치를 만들기 위해 다른 신흥 나노 크기 재료와 결합할 수도 있습니다.
이 논문은 Science Advances에 게재되었습니다.
박막 형태로 재료를 생산하면 전자 장치용 소형 부품에 쉽게 통합할 수 있습니다. 많은 박막은 에피택시(epitaxy)라는 기술을 사용하여 만들어집니다. 이 기술은 물질의 원자를 기판 또는 일종의 템플릿에 배치하여 한 번에 원자층 하나씩 얇은 물질 시트를 생성하는 것으로 구성됩니다. 그러나 에피택시를 통해 생성된 대부분의 박막은 호스트 기판에 "고정"되어 사용이 제한됩니다. 박막이 기판에서 분리되어 독립형 멤브레인이 되면 기능이 훨씬 더 좋아집니다.
미네소타 대학이 이끄는 팀은 특정 금속 산화물인 스트론튬 티타네이트의 멤브레인을 성공적으로 생성하는 새로운 방법을 발견했으며 이 방법은 과거 독립형 금속 산화물 필름의 합성을 괴롭혔던 몇 가지 문제를 우회합니다.
"우리는 거의 모든 산화물 물질로 독립형 막을 만들고 각질을 제거한 다음 원하는 주제에 옮길 수 있는 프로세스를 만들었습니다."라고 논문의 선임 저자이자 교수인 Bharat Jalan은 말했습니다. 미네소타 대학교 화학 공학 및 재료 과학과 학과장. "이제 우리는 다양한 고기능, 고효율 장치를 가능하게 하는 다른 나노 크기의 재료와 결합하여 이러한 재료의 기능을 활용할 수 있습니다."
그래핀과 같은 2차원 재료와 달리 원자가 3차원 모두에서 결합되기 때문에 "스마트" 산화물 재료의 독립형 멤브레인을 만드는 것은 어려운 일입니다. 산화물 재료로 멤브레인을 만드는 한 가지 방법은 원격 에피택시(remote epitaxy)라는 기술을 사용하는 것인데, 이 기술은 그래핀 층을 기판과 박막 재료 사이의 매개체로 사용합니다.
이 접근 방식을 통해 박막 산화물 재료가 박막을 형성하고 기판에서 테이프 조각처럼 벗겨져 자립형 멤브레인을 생성할 수 있습니다. 그러나 금속 산화물과 함께 이 방법을 사용하는 데 가장 큰 장벽은 재료의 산소가 접촉 시 그래핀을 산화시켜 샘플을 파괴한다는 것입니다.
미네소타 대학의 Jalan 연구실에서 개척한 기술인 하이브리드 분자 빔 에피택시를 사용하여 연구원들은 이미 산소에 결합된 티타늄을 사용하여 이 문제를 해결할 수 있었습니다. 또한 그들의 방법은 자동 화학양론적 제어를 허용하여 구성을 자동으로 제어할 수 있음을 의미합니다.
"우리는 그래핀이 산화되지 않음을 보장하면서 복잡한 산화물을 만들 수 있는 새로운 방법을 가지고 있다는 것을 여러 실험을 통해 처음으로 보여주었습니다. 그것은 합성 과학에서 중요한 이정표입니다."라고 Jalan은 말했습니다. "그리고 이제 우리는 자동 화학양론적 제어로 이러한 복잡한 산화막을 만드는 방법을 가지고 있습니다. 아무도 그렇게 할 수 없었습니다."
Jalan 팀의 재료 과학자들은 2D 재료 제작에 중점을 둔 미네소타 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과 Steven Koester 교수 연구실의 공학 연구원들과 긴밀히 협력했습니다.
"이러한 복합 산화물은 정말 중요한 타고난 기능을 많이 가지고 있는 광범위한 종류의 물질입니다."라고 미네소타 쌍둥이 도시 대학(University of Minnesota Twin Cities)의 미네소타 나노 센터(Minnesota Nano Center) 소장이자 이 연구의 선임 저자이기도 한 Koester는 말했습니다. "이제 우리는 전자 장치용 초소형 트랜지스터를 만들고 유연한 센서, 스마트 직물 및 비휘발성 메모리를 포함한 다양한 응용 분야에서 이를 사용하는 것에 대해 생각할 수 있습니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/