Исследователям из различных европейских университетов удалось организовать очень маленькие частицы в слой в 100 раз тоньше человеческого волоса без использования каких-либо растворителей. В пресс-релизе сообщается, что это достижение может в скором времени открыть новое поколение датчиков и электронных устройств.
Современная электроника - это максимальное использование функций на очень маленьком пространстве. Например, ваш смартфон, сочетает в себе музыкальный плеер, карту памяти, игровое устройство, будильник, телефонный номер и многое другое. Это стало возможным благодаря микроэлектронике, которая позволяет объединить множество компонентов и датчиков и работать на небольшом пространстве, не требуя при этом материалов для их изготовления. Исследователи пытаются объединить компоненты в еще более мелких масштабах, чтобы создать наноразмерные устройства следующего поколения, но пока не добились особых успехов.
Однако исследовательское сотрудничество между факультетом химической инженерии Врийского университета Брюсселя (VUB), Рижским техническим университетом и институтом MESA+ Университета Твенте позволило добиться совершенства в организации очень маленьких частиц в диапазоне от 500 нм до 10 мкм, что в 100 раз тоньше человеческого волоса.
По словам постдокторанта кафедры химического машиностроения VUB Игнааса Джимидара, обычно используемые полевые методы зависят от кристаллизационных растворов. Эти растворы обладают ограниченной универсальностью и являются препятствием для создания более компактных устройств. Альтернативный подход предполагает использование сухих методов, которые не нуждаются в растворе. Однако этот подход хорошо работает только с липкими поверхностями. Это также ограничивает возможности, поскольку не все поверхности можно легко сделать липкими.
Исследовательская группа искала подход, позволяющий приклеивать частицы к твердым и нелипким поверхностям, и обнаружила, что лучший способ сделать это - потереть их рукой. Натирая частицы на поверхности в течение всего 20 секунд, команда успешно получила один слой плотно упакованных частиц, расположенных в виде шестиугольника. Для растирания использовался штамп, изготовленный из кремниевого материала под названием полидиметилсилоксан (PDMS). Однако то, что происходило на этом материале, может объяснить даже пятиклассник.
«Статическое электричество, возникающее в процессе натирания, особенно на твердых поверхностях, и силы, возникающие между частицами и поверхностью, имеют решающее значение для создания желаемых узоров. Мы сталкиваемся с этим статическим электричеством в повседневной жизни, когда трем воздушный шарик о волосы или ощущаем удар током в сухой зимний день, когда прикасаемся к металлическому предмету», - сказал доцент Университета Твенте Кай Соттеус.
Интересно, что процесс хорошо работал на проводящих и непроводящих поверхностях и достиг наилучших результатов с определенными порошками частиц, такими как полистирол и полиметилметакрилат или ПММА, также известный как оргстекло. Кремнезем, компонент, широко используемый в современной электронике, работал хорошо только тогда, когда поверхность была покрыта фторуглеродным слоем - тефлоновым покрытием, говорится в пресс-релизе исследователей.
В ходе исследования были успешно созданы многочисленные микроскопические узоры и логотипы в больших масштабах, которые были подтверждены с помощью атомного микроскопа.
Со слов ученых, это многообещающая разработка для улучшения электроники, обнаружения всех видов химических и биологических веществ и даже выявления поддельных товаров. Последнее возможно благодаря тому, что частицы в определенных узорах по-разному преломляют свет в зависимости от угла и таким образом, с помощью этих микрочастиц можно обнаруживать цвета.
