超薄有機納米膜：未來電子產品的“墊腳石”_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-11-13 09:23
編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼 責編／張夢
研究人員利用界面法制造了可量產的有機納米薄膜、無機-有機夾層材料。這類材料具備良好的電子性能，有望用於納米機器人、傳感器和量子計算機等領域。
由無數有機分子構成的納米級薄膜。
據美國“物理學”網站近日報道，美國芝加哥大學、康納爾大學和阿貢國家實驗室的研究人員首次發現了一種可以培育出超薄有機納米膜的簡單、高效的方法。該成果有望成為未來電子產品的“墊腳石”。相關研究成果發佈於《科學》雜誌。
科學家們很早就掌握了用無機材料製備原子級薄層的方法。得益於此，手機的尺寸縮小了，太陽能電池板如雨後春筍般出現在世界各地的建築物屋頂。然而，在有機材料領域複製這種無機材料製造過程卻非常困難。
論文作者、博士後研究員Yu Zhong説：“如果能製造出原子厚度的薄層，並按序堆疊，就有可能得到新的功能材料。然而，控制薄膜厚度和薄膜的量產，都是極具挑戰性的課題。”
化學和分子工程學教授Jiwoong Park是製造超薄薄膜的專家。Park等從不混溶液體的分離中獲得了靈感。他們在反應器中依次注入液體a和液體b，然後用小管在界面處注入剩餘化學成分，構成薄膜。
隨後，Park等採用蒸發或者分液的方法排除多餘液體，一張完整的薄膜就滑落出來了。
Park評價説：“將薄膜製造想象成織布的話，此前工程師們只能做‘補丁’，現在我們已經能夠做出完整的‘卷布’。”
值得注意的是，薄膜的製造過程是連續的，不會產生笨拙的“連接點”。此外，薄膜的製造可以在室温條件下進行，這比製造無機薄膜需要的超高温度條件温和得多。
掃描隧道電子顯微鏡下的納米薄膜。
Park等還找到了一種結合有機-無機材料的新方法。論文作者、研究生Baouri Cheng説：“無機材料和有機材料各有優劣勢，兩者可以互為補充。然而，它們的製造條件差異很大，如何讓兩者‘和睦相處’是值得我們思考的問題。”
Park等在反應器底層添加了一塊無機基質，用前面提及的界面法成功製造出了有機-無機夾層材料。
Park團隊測試了薄膜的電性能，結果顯示良好。這對電子產品來講是一個振奮人心的信號。研究人員還希望將新薄膜用於納米機器人、功能織物、傳感器、過濾器以及量子計算機。
Zhong説：“這是一個整合平台。我們發現了大量的潛在應用方向，並已經開始開展部分研究工作。”
目前，Park正在與芝加哥大學的波爾斯基創業與創新中心合作，以尋求推進這一發現。
期刊來源：《科學》
期刊編號：0036-8075
原文鏈接：
https://phys.org/news/2019-11-teeny-tiny-enable-electronics.html
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。
轉載本公號內容請聯繫授權