تشکیل نانوورق نیمه‌هادی روی سطح یک سیال

یون‌های روی (Zn) در سطح یک سیال با استفاده از سورفاکتانت می‌توانند یک لایه نازک تشکیل دهند. این لایه نازک به شکل نانوورق روی در می‌آید؛ ماده‌ای نیمه‌هادی که می‌توان از آن در صنعت الکترونیک استفاده کرد.

نسل جدید ادوات الکترونیکی و ابزارهای تشخیص طبی بسیار حساس می‌توانند از ورق‌های نانومقیاس اکسید روی بهره‌مند شوند. فرآیند جدیدی در مقیاس نانومتری در دانشگاه ویسکونسین مادیسون ابداع شده که در آن ذرات روی بر سطح یک سیال قرار می‌گیرد و لایه‌ای نازک در حد اتمی ایجاد می‌شود.
بعد از شش سال تلاش، این لایه نیمه‌هادی تولید شده‌است که می‌تواند صنعت الکترونیک را تحت تأثیر قرار دهد. زودونگ وانگ و همکارانش ماده دو بعدی ساختند که در حالت طبیعی وجود خارجی ندارد و به‌صورت سنتز شده در آزمایشگاه تولید می‌شود.
این ساختار میکروسکوپی از لایه نازک برخوردار است که به‌عنوان ماده دو بعدی شناخته می‌شود. زودونگ می‌گوید: «نکته بسیار جالب درباره این ماده این است که به دلیل تک لایه‌ای و ورقه‌ای بودن، امکان دستکاری آن بسیار راحت‌تر از دیگر نانومواد است.»
تاکنون، مهندسان محدودیت‌های زیادی برای کار با مواد دوبعدی طبیعی داشته‌اند. این ساختارهای طبیعی نظیر گرافن بسیار محدودند. به همین دلیل، محققان به دنبال روش‌های قابل اعتمادی هستند تا نانوورق‌های دوبعدی از مواد مختلف تولید کنند. تولید چنین ساختارهایی از اهداف اصلی صنعت نانو در سال‌های اخیر بوده است.
در این پروژه محققان از نوعی سورفاکتانت ویژه برای قرار دادن یون‌های روی بر سطح سیال استفاده کردند. به دلیل خواص شیمیایی این ماده، سورفاکتانت‌ها خودآرایی داده و به‌صورت تک لایه در می‌آیند. در این حالت، یون‌های سولفات که دارای بار منفی هستند در سطح سیال جمع می‌شوند. این یون‌ها، موجب تجمع یون‌های روی با بار منفی در سطح سیال می‌شوند. بعد از چند ساعت، به قدری یون روی در سطح سیال جمع می‌شود که تشکیل نانوورقی از جنس روی می‌دهد.
ایده تولید چنین ماده‌ای در سال 2009 در کلاس درس فناوری‌ نانو به ذهن زودونگ رسید. او شش سال روی این پروژه کار کرد تا در نهایت موفق به تولید آن شد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Communication به چاپ رسیده است.