Большой прорыв в умной напечатанной электронике

Исследователи впервые изготовили напечатанные транзисторы, полностью состоящие двунаправленных наноматериалов. Этот прорыв может стать основой для производства, например, пищевой упаковки, которая показывает количество дней, оставшееся до завершения срока годности, наклейки на винных бутылках, которые предупреждают о том, что температура купленного вами белого вина является оптимальной, или оконное стекло, которое показывает прогноз погоды. Printed electronics Исследователи в AMBER, научно-исследовательского центра материаловедения, расположенного в Тринити Колледж (Дублин) и финансируемого научной организацией Ирландии, изготовила напечатанные транзисторы, полностью состоящие из двунаправленных (2D) наноматериалов. Эти 2D материалы имеющие потенциал для организации недорого производства электронных устройств. Результаты исследований были опубликованы в журнале Science. Исследование «открывает дверь» для производства целого набора электронных устройств от солнечных батарей до светодиодов путем печатания. Такие устройства могут применяться, например, для изготовления интерактивных пищевых упаковок и бутылочных наклеек или электронных паспортов и средств обеспечения безопасности банкнот от подделки следующего поколения.

Профессор Джонатан Коулман из AMBER и Школы Физики в Тринити, говорит: «В будущем, напечатанные устройства будут встроены в самые простые вещи, например наклейки, постеры и упаковки. Напечатанные электронные схемы (построенные из созданных нами устройств) позволят потребительским продуктам собирать, обрабатывать, отображать и передавать информацию. Например, картонные упаковки для молока смогут посылать сообщения на мобильный телефон в тот момент, когда срок годности продукта заканчивается».

«Мы верим, что 2D наноматериалы могут конкурировать с материалами, используемыми в настоящее время для печатания электронных устройств. По сравнению с устройствами, изготовленными из других материалов, устройства из наших 2D материалов являются более дешевыми и высокопроизводительными. Эта статья является важной, так как она демонстрирует, что проводящие, полупроводящие и изолированные 2D наноматериалы могут быть объединены вместе в сложных устройствах. Мы направили наше исследование на изготовление напечатанных транзисторов, так как транзисторы являются основой современной компьютерной техники. Мы верим, что эта работа откроет путь к печатанию широкого круга устройств, состоящих только из 2D нанолистов», - говорит профессор.

Команда, возглавляемая профессором Коулманом во взаимодействии с профессором Георгом Дуйсбергом (AMBER) и профессором Лоуренсом Сибелесом (TU Delft, Голландия), использовала стандартные методы печатания для объединения графеновых нанолистов, используемых в качестве электродов, с двумя другими наноматериалами, диселенидом вольфрама и нитридом бора, как каналом и сепаратором (две важные части транзистора) для изготовления полностью напечатанного, состоящего из нанолистов, работающего транзистора.

Напечатанная электроника разрабатывалась в течение последних 30 лет, основываясь в основном на напечатанных углерод-содержащих молекулах. Хотя эти молекулы могут достаточно просто включены в материал для принтера, такие материалы являются нестабильными и имеют ограничения производительности. Было произведено много попыток преодолеть эти ограничения путем использования альтернативных материалов, таких как углеродные нанотрубки или неорганические частицы, но эти материалы также показали ограничения либо в производительности, либо удобстве производства. Пока производительность напечатанных 2D устройств не может сравниваться с современными транзисторами. Но команда ученых верит, что существует огромное количество способов повышения производительности при сохранении низкой стоимости и высокого качества производства.

Способность напечатать 2D наноматериалы основывается на авторском методе профессора Коулмана, который предусматривает производство таких наноматериалов как нанолисты из графена, нитрида бора и диселенида вольфрама, с использованием жидкой обработки. Метод был лицензирован Samsung и Thomas Swan. Эти нанолисты состоят из плоских наночастиц толщиной в несколько нанометров, но имеют ширину в несколько сотен нанометров. Важно, что нанолисты изготовлены из материалов с разными электрическими свойствами (проводниковыми, полупроводниковыми и изоляционными), которые являются строительными блоками всех современных электронных устройств. Жидкая обработка является особенно выгодной, так как с ее помощью получается большое количество высококачественных 2D материалов в форме, которая может быть встроена в жидкие чернила, предназначенные для печатания транзисторов.

Назад

Не менее интересно