Gli ingegneri chimici dell'EPFL hanno sviluppato un nuovo metodo per la deposizione di strati atomici, una tecnica comunemente usata nella microelettronica di alta qualità. Il nuovo metodo può essere utilizzato in materiali con superfici più grandi in modo molto più economico rispetto agli approcci attuali, preservando la qualità e l'efficienza.

La deposizione di strati atomici (ALD) comporta l'impilamento di strati di atomi uno sopra l'altro come frittelle. Gli atomi provengono da un materiale vaporizzato chiamato precursore. L'ASD è una tecnica consolidata per la produzione di microelettronica come semiconduttori e testine magnetiche per la registrazione del suono, nonché sensori per la bioingegneria e la diagnostica.

Però, usare ALD per depositare strati su superfici più grandi è stata una lotta, soprattutto quando si tratta di materiali di fabbricazione che devono essere mantenuti a basso costo, per esempio. catalizzatori e dispositivi solari.

"Il punto critico non è necessariamente creare il materiale giusto, ma realizzarlo a buon mercato, " spiega il professor Jeremy Luterbacher, capo del Laboratorio di elaborazione sostenibile e catalitica (LPDC) dell'EPFL. "Rivestire aree più grandi con metodi in fase gassosa richiede lunghi tempi di deposizione, ed enormi eccessi di precursore, entrambi i quali aumentano i costi, "aggiunge Benjamin Le Monnier, il dottorato studente che ha svolto la maggior parte della ricerca.

Ora, il LPDC ha sviluppato una soluzione. Utilizzando ALD in una fase liquida, gli scienziati possono produrre materiali indistinguibili da quelli realizzati in fase gassosa, con attrezzature molto più economiche e senza precursori in eccesso.

Una maggiore precisione riduce i costi

I ricercatori hanno raggiunto questa svolta misurando attentamente il rapporto tra i precursori che reagiscono prima di iniettarli sulla superficie di un substrato. Per di qua, hanno usato esattamente la giusta quantità di precursore, senza avanzi che possono causare reazioni indesiderate o essere sprecati.

Il nuovo metodo riduce anche i costi richiedendo solo attrezzature di laboratorio standard per la sintesi chimica. Può anche essere facilmente scalato per rivestire più di 150 g di materiale con la stessa attrezzatura economica, senza perdita di qualità del rivestimento. La tecnica può anche ottenere rivestimenti che non sono possibili utilizzando ALD in fase gassosa, per esempio. utilizzando precursori non volatili.

"Riteniamo che questa tecnica potrebbe democratizzare notevolmente l'uso dell'ALD su catalizzatori e altri materiali ad alta superficie, "dice Luterbacher.