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(noticias nanowerk) Los materiales de sólo unos pocos átomos de espesor, llamados materiales bidimensionales (2D), revolucionarán la tecnología del futuro, incluida la industria electrónica. Sin embargo, la comercialización de dispositivos que contienen materiales 2D ha enfrentado desafíos debido a la dificultad de transferir estos materiales extremadamente delgados desde su lugar de fabricación al dispositivo.
Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Kyushu, en colaboración con la empresa japonesa Nitto Denko, ha desarrollado una cinta adhesiva que se puede utilizar para pegar materiales 2D a muchas superficies diferentes de una forma sencilla y fácil de usar.
Sus resultados fueron publicados en Electrónica de la naturaleza (“Listo para transferir materiales bidimensionales mediante cintas adhesivas con adherencia ajustable”).
![texto](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64623_1.jpg)
“La transferencia de materiales 2D suele ser un proceso muy técnico y complejo; El material puede agrietarse o contaminarse fácilmente, afectando significativamente sus propiedades únicas”, afirma el autor principal, el profesor Hiroki Ago, del Centro de Innovación Global de la Universidad de Kyushu. «Nuestra cinta adhesiva ofrece una alternativa rápida y sencilla y reduce los daños».
Los investigadores se centraron inicialmente en el grafeno. El grafeno está formado por una fina capa de átomos de carbono y es robusto, flexible y ligero, con una alta conductividad térmica y eléctrica. Cuando se descubrió, se lo denominó “material milagroso” y tiene aplicaciones potenciales en biodetección, administración de medicamentos contra el cáncer, aviación y dispositivos electrónicos.
“Uno de los principales métodos utilizados para producir grafeno es la deposición química de vapor, que implica hacer crecer grafeno sobre una película de cobre. Pero para que funcione correctamente, el grafeno debe separarse del cobre y transferirse a un sustrato aislante como el silicio”, explica el profesor Ago. “Se trata de colocar un polímero protector sobre el grafeno y luego retirar el cobre con una solución de grabado, como el ácido. Una vez que la capa protectora de polímero se adhiere a la nueva superficie, se disuelve con un solvente. Este proceso es costoso, requiere mucho tiempo y puede causar defectos en la superficie del grafeno o dejar rastros del polímero”.
Por lo tanto, el profesor Ago y sus colegas querían proporcionar una forma alternativa de transferir grafeno. Utilizaron IA para desarrollar una cinta de polímero especial llamada «cinta UV» que cambia su atracción por el grafeno cuando se irradia con luz ultravioleta.
Antes de exponer la cinta a la luz ultravioleta, se adhiere fuertemente al grafeno, lo que le permite «pegarse». Pero después de la exposición a los rayos UV, el enlace atómico cambia, lo que reduce la adhesión al grafeno en aproximadamente un 10%. La cinta UV también se vuelve un poco más rígida y es más fácil de quitar. En conjunto, estos cambios permiten que la cinta se despegue del sustrato del dispositivo dejando atrás el grafeno.
Los investigadores también desarrollaron cintas que pueden transferir otros dos materiales 2D: el grafeno blanco (hBN), un aislante que puede actuar como capa protectora al apilar materiales 2D, y los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), un material prometedor para la próxima generación de semiconductores. .
Cuando los investigadores examinaron de cerca la superficie de los materiales 2D después de la transferencia, notaron principalmente una superficie más lisa y con menos defectos que cuando se transfieren utilizando la tecnología convencional actual. Cuando probaron las propiedades de los materiales, también descubrieron que eran más eficientes.
Además, la transferencia con cinta adhesiva UV ofrece muchas otras ventajas sobre las técnicas de transferencia tradicionales. Dado que la cinta UV es flexible y el proceso de transferencia no requiere disolventes que disuelvan el plástico, se pueden utilizar plásticos flexibles como sustrato del dispositivo, ampliando los usos posibles.
“Por ejemplo, hicimos un dispositivo de plástico que utiliza grafeno como sensor de terahercios. Al igual que los rayos X, la radiación de terahercios puede penetrar objetos que la luz no puede penetrar, pero no causa daño al cuerpo”, afirma el profesor Ago. «Es muy prometedor para imágenes médicas o seguridad aeroportuaria».
Además, la cinta UV se puede adaptar para transferir solo la cantidad exacta de material 2D necesario, minimizando el desperdicio y reduciendo los costos. También se pueden apilar fácilmente capas 2D de diferentes materiales una encima de otra en diferentes orientaciones, lo que permite a los investigadores explorar nuevas propiedades de los materiales apilados.
Para sus próximos pasos, los investigadores pretenden ampliar el tamaño de la banda UV a la escala requerida por los fabricantes. Actualmente, la oblea de grafeno transferible más grande tiene 10 cm de diámetro. El profesor Ago y sus colegas también están intentando solucionar el problema de las arrugas y burbujas que se forman en la cinta y provocan pequeños defectos.
El equipo de investigación también espera mejorar la estabilidad para que los materiales 2D puedan fijarse a cintas UV durante períodos de tiempo más largos y distribuirse a los usuarios finales, como otros científicos.
«Los usuarios finales pueden transferir el material al sustrato deseado aplicando y retirando la cinta UV como si fuera una pegatina para niños, sin necesidad de formación», afirma el profesor Ago. «Un método tan simple podría cambiar fundamentalmente el estilo de investigación y acelerar el desarrollo comercial de materiales 2D».
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