Grupa sa Univerziteta Nagoja u Japanu stvorila je novu tehniku za uzgoj sitnih metalnih nanožica (NV) za koje se očekuje da će se koristiti u elektronici sledeće generacije. Njihovi rezultati sugerišu način masovne proizvodnje čistih metalnih NV, što je do sada ograničavalo njihovu upotrebu.
Nova tehnika obećava da će poboljšati efikasnost proizvodnje elektronike, uključujući kola, LED diode i solarne ćelije. Studija je objavljena u časopisu Nauka.
Masovna proizvodnja NV-a bila je izazovna zbog poteškoća u skaliranju proizvodnje uz održavanje kvaliteta i čistoće. SZ su toliko mali da se prave transportom atoma, najmanjeg sastojka materije, obično u gasovitom stanju. Međutim, to je teško uraditi sa metalima, koji ometaju proizvodnju ovih važnih komponenti elektronike.
Da bi prevazišla ovaj problem, grupa koju je predvodio Iasuhiro Kimura sa Fakulteta inženjerskih nauka Univerziteta u Nagoji koristila je atomsku difuziju u čvrstom faznom stanju poboljšanu zračenjem jonskim snopom da bi stvorila aluminijumske NV od monokristala.
Atomska difuzija je proces kojim se atomi ili molekuli kreću iz oblasti visoke koncentracije u oblasti niske koncentracije, kroz promenu stanja napona pod toplotom.
Koristeći snopove jona, kristalna zrna su ozračena unutar tankog aluminijumskog filma da bi se gruba na površinskom sloju. Ovo je izazvalo promene u distribuciji napona, vodeći atomski tok, i korišćeno je kao sredstvo za snabdevanje masovnih atomskih sirovina za rast SZ na određene lokacije.
U praksi, kada je toplota primenjena, došlo je do uzlaznog toka atoma kroz gradijent od finih zrna na dnu do onih na vrhu, što je rezultiralo masovnim rastom NV.
„Povećali smo gustinu aluminijumskih SZ sa 2k10 5 NVs po kvadratnom cm na 180 × 10 5 po kvadratnom cm“, rekao je Kimura. „Ovo dostignuće otvara put metodama rasta NV metala odozdo prema gore, koje su do sada uzgajane samo slučajno i u malim količinama. U principu se može proširiti i na druge metale.“
Očekuje se da će se dobijeni aluminijumski NV koristiti kao nanokomponente za senzorske uređaje i optoelektroniku zbog svojih jedinstvenih karakteristika, kao što su velika površina, dobra mehanička svojstva koja proizilaze iz izrade od monokristala i njihova otpornost na prirodnu oksidaciju.
„Ostvarili smo masovni rast metalnih NV sličnih šumi koristeći samo tri ključna procesa: taloženje tankog filma na podlogu, zračenje jonskim snopom i zagrevanje“, objasnio je Kimura.
„Naša tehnika rešava hitnu potrebu za uspostavljanjem metoda masovne proizvodnje, posebno u proizvodnji nanouređaja visokih performansi kao što su gasni senzori, biomarkeri i optoelektronske komponente.“
