Per la prima volta, ricercatori del Missouri S&T hanno dimostrato che film sottili di rame altamente ordinati possono essere cristallizzati direttamente su uno strato di materiale organico dello spessore di una molecola piuttosto che sui substrati inorganici che sono stati utilizzati per anni.

I film sottili di rame che hanno prodotto sono ottimi candidati per l'uso come sostanze sottostanti per le celle solari, LED, e superconduttori ad alta temperatura, dice il dottor Jay Switzer, Professore del Rettore e Professore Emerito di Chimica dei Curatori, chi è il ricercatore principale del progetto. Switzer afferma che altri ricercatori hanno precedentemente elettrodeposto film sottili su monostrati autoassemblati (SAM) di molecole organiche, ma quei film mancavano dell'ordine in piano e fuori piano richiesto per le applicazioni elettroniche.

"Come le conchiglie, si formano ossa o denti, abbiamo trovato un modo per conferire ai film di rame il giusto livello di ordine cristallino e durata per le loro applicazioni, " dice Switzer. "Con il nostro processo, che imita la biomineralizzazione, stiamo creando film sottili inorganici con qualità superiori di ordine simile a un cristallo singolo, elevata conducibilità e flessibilità."

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno elettrodepositato il rame su un singolo strato di L-cisteina, un amminoacido proteico che è stato posto su strati ordinati di oro su silicio. Dopo che il rame si è cristallizzato in una pellicola ordinata, sono stati in grado di sollevare un singolo, pellicola simile al cristallo semplicemente usando del nastro adesivo. Il loro processo fornisce un percorso economico per lamine metalliche autoportanti con proprietà che imitano quelle dei costosi cristalli singoli, notano i ricercatori.

Switzer afferma che il loro metodo mostra l'importanza della molecola di cisteina nel dirigere la crescita delle strutture cristalline ordinate. Come contributo alla scienza, osserva che il metodo consentirà il lavoro futuro sulla deposizione di film ordinati di altri materiali importanti come semiconduttori e catalizzatori su monostrati organici autoassemblati. Il metodo può anche dimostrare di ridurre al minimo gli effetti del disadattamento reticolare che a volte limitano epitassiale, o cristallino, crescita.

Altri scienziati S&T del Missouri nel team includono il dott. Avishek Banik, un ricercatore post-dottorato in chimica; Dott. Eric Bohannan, uno specialista di ricerca senior nel Centro di ricerca sui materiali di S&T; e Bin Luo, uno studente di dottorato in chimica.

I risultati del team saranno pubblicati nel prossimo numero dell'American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry C e sono ora disponibili online nello studio, "Elettrodeposizione epitassiale di Cu (111) su un monostrato autoassemblato di L-cisteina su Au (111) e sollevamento epitassiale di CuFoil a cristallo singolo per elettronica flessibile".