Внимателният метод за свързване на крехки 2D материали открива пътя към една съвсем нова електроника

Двуизмерните материали с дебелина само няколко атома имат забележителни свойства, като например способността да пренасят електрически заряд без съпротивление. Въпреки това интегрирането им в устройства и системи като компютърните чипове остава изключително труден процес – свръхтънките структури лесно се повреждат от стандартните промишлени производствени методи: химикалите, високата температура или ецването. Екип от специалисти от САЩ е измислил как да интегрира 2D материали само в една стъпка и без загуби.

Производството на сложни системи като компютърните микрочипове с помощта на съвременните методи изисква работа в наноскопичен мащаб с твърд материал като силиция, който след това трябва да се свърже с метални електроди и изолационни слоеве. Подобен процес може да доведе до повреда на материала и брак. Напоследък учените изследват метода „отдолу-нагоре“ за създаване на устройства и системи с помощта на двуизмерни материали и процеси, които изискват последователно наслояване. Този подход, за разлика от химическите лепила или високите температури, позволява деликатните слоеве да бъдат внимателно свързани помежду си.

Основната функционална характеристика на този метод е възможността за формиране на чисти, бездефектни интерфейси, които се поддържат съвместно от т.нар. ван дер Ваалсови сили. Те се пораждат от взаимодействието на молекулите в определени енергийни граници. Въпреки това прилагането на тези сили за създаване на работещи устройства досега срещаше трудности.

„Интегрирането на силите на Ван дер Ваалс има фундаментален лимит“, казва Фарназ Нирули от Масачузетския технологичен институт, водещ автор на статията. – Тъй като тези сили зависят от присъщите свойства на материалите, те не могат да бъдат директно интегрирани помежду си само с помощта на ван дер Ваалсовите сили. Разработихме платформа, която да повлияе на това ограничение, за да направим интеграцията на тези сили по-многомерна и да стимулираме появата на двумерни материали с нови и подобрени свойства на тяхна основа“.

Методът, предложен от учените, се основава на модифициране на повърхностните сили в наноразмер, за да се създадат слоеве от двумерни материали върху предварително подготвено устройство. Тъй като двуизмерният материал остава непокътнат, ще бъде възможно подробно да се изследват уникалните оптични и електрически свойства на тези материали, пише Phys.org.

Разработчиците тестваха метода си, като изработиха масив от 2D транзистори, които придобиха нови възможности в сравнение с устройствата, създадени по традиционните методи. Той се е оказал достатъчно гъвкав, за да бъде употребяван с различни материали при производството на компоненти за високопроизводителни компютри, сензори и гъвкава електроника.

Да добавим, че изследователски екип от Хонконг разработи нов метод за самостоятелно изграждане на тънък слой от аминокиселини с подредена ориентация върху голяма площ. Технологията ще позволи в близко бъдеще да се произвеждат биосъвместими и разградими медицински изделия с микроскопични размери, като например пейсмейкъри и имплантируеми сензори.