|
یکی از مشکلات تولید لایه نازک از نانوذرات، ترکهای موجود در آن است. اخیر
محققان با استفاده از پوششدهی اسپینی موفق به ایجاد لایههای نازک بدون
ترک شدند.
ساخت پوششهای یکنواخت یکی از چالشهای مهندسی محسوب میشود و زمانی که در
مقیاس نانو کار میکنیم وجود ترک و نقصهای کوچک این مشکل را بزرگتر میکند.
محققان دانشگاه پنسیلوانیا روش تازهای برای ایجاد لایه نازک فاقد ترک از
نانوذرات ارائه کردهاند. رهبر این تیم تحقیقاتی جاکوب پروسر و دایون لی
هستند که استیون لی و آدام نولت از موسسه فناوری رز هولمن آنها را یاری میکنند.
نتایج پژوهش این گروه تحقیقاتی در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.
برای ایجاد یک فیلم از نانوذرات، ذرات مورد نظر باید در یک محلول وارد شوند
این ذرات باید به نحوی یکنواخت در این محلول پخش شده و در نهایت با استفاده
از روشهای مختلف فیزیکی روی یک سطح قرار گیرد. در صورتی که این محلول
تبخیر شود، ذرات تشکیل فیلم داده اما ترکهایی روی آن ایجاد خواهد شد
همانند گل ترک خورده در مجاورت آفتاب.
پروسر میگوید یکی از روشهای ممانعت از ایجاد ترک آن است که به محلول
اولیه افزودنیهایی زده شود تا مواد را به یکدیگر چسبیده نگه دارد. مشکل
این روش آن است که افزودن یک ماده میتواند منجر به تغییر خواص اولیه آن
فیلم شود.
این مشکل زمانی که بخواهیم از این فیلم بهعنوان الکترود استفاده کنیم، پر
رنگتر میشود. الکترودها باید الکتریسیته را بهراحتی از خود عبور دهند در
صورت وجود ترک در ساختار این فیلمها، ترک نقش عایق را ایفا کرده و در کار
ادوات الکترونیکی اختلال ایجاد میشود. افزودنیها نیز میتوانند در بروز
این اختلال نقش داشته باشند بهخصوص که بیشتر افزودنیها مواد پلیمری هستند
این مواد عایق بوده و نمیتوانند هدایت الکتریکی مورد نیاز را تامین کنند.
البته روشهای جایگزینی برای خشک کردن ارائه شده است نظیر خشک کردن در فشار
و دمای بالا که معمولا هزینه بالایی داشته و به ابزارهای متعددی نیاز است.
معمولا اگر ضخامت از حدی کمتر باشد این ترکها ایجاد نمیشوند در نتیجه
محققان این پروژه لایههای نازک را با ضخامت مشخصی ایجاد کردند. این گروه
از روشی موسوم به پوشش دهی اسپینی استفاده کردند که در آن ذرات کروی سیلیکا
روی یک سطح پوشش داده شد. پس از ریختن محلول حاوی این ذرات، سطح به سرعت
شروع به چرخیدن کرده و با اثر سانتریفیوژی خود لایهای بسیار نازک ایجاد
نموده است. لازم به ذکر است تبخیر آب در حین چرخش سطح اتفاق میافتد.
|
