(PhysOrg.com) -- Trovare un semplice, un modo scalabile per modellare il grafene per future applicazioni elettroniche è una delle maggiori sfide che i ricercatori del grafene devono affrontare. Mentre la litografia è stata ampiamente utilizzata per creare modelli di grafene per dispositivi elettronici, le sue molteplici fasi di lavorazione lo rendono troppo complesso per un uso su larga scala. In un recente studio, scienziati hanno scoperto che un motore, il rullo mobile può depositare una soluzione polimerica su una superficie di grafene in modelli periodicamente strisce e strisce incrociate, che hanno usato per fare un transistor. Eliminando diversi passaggi coinvolti nella litografia, la nuova tecnica potrebbe portare a un metodo a basso costo per la produzione di modelli di grafene per una varietà di dispositivi elettronici su larga scala.

I ricercatori, dal Korea Electronics Technology Institute e dalla Sungkyunkwan University, sia a Gyeonggi-do, Corea; l'Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan a Ulsan, Corea; e la Korea University di Seoul, Corea, hanno pubblicato il loro studio in un recente numero di Nano lettere.

“Abbiamo dimostrato come un processo mediato dall'autoassemblaggio può essere applicato per fabbricare micro-pattern di grafene su substrati flessibili, "Ha detto il professor Kwang Suh dell'Università della Corea PhysOrg.com . "Questo processo fornisce una metodologia scalabile e compatibile per la produzione su larga scala e roll-to-roll di modelli di grafene".

L'obiettivo della ricerca era produrre modelli altamente ordinati di soluzione polimerica PMMA (nota anche come plexiglas quando in forma solida) su un film di grafene a strato singolo preparato su un substrato flessibile. Il PMMA protegge regioni specifiche del grafene mentre il grafene viene inciso da un trattamento al plasma. Dopo che il PMMA è stato lavato via, i modelli di grafene appaiono incisi in regioni che non erano coperte da PMMA.

Per modellare la soluzione polimerica PMMA sul grafene, i ricercatori hanno posizionato un rullo sopra il grafene, e il rullo veniva spinto da una piastra motorizzata superiore ad una velocità definita. Quando i ricercatori hanno caricato la soluzione di PMMA in uno spazio ristretto formato tra il rullo e la superficie del grafene, il bordo della soluzione PMMA (cioè, linea di contatto) subisce un movimento continuo stick-slip dovuto alla competizione tra le forze di pinning e capillari. Di conseguenza, modelli PMMA a strisce periodiche si formano sulla superficie del grafene su ampie aree.

Questo metodo ha prodotto strisce di PMMA con spaziatura quasi equivalente e una larghezza di circa 18 micrometri. Ruotando il film di grafene di 90°, i ricercatori potrebbero anche fabbricare modelli a strisce incrociate.

“Il nostro approccio non è solo economico, ma ha anche diverse applicabilità, in quanto può funzionare su supporti flessibili o rigidi; ed è molto più semplice del processo di fotolitografia convenzionale, ” ha affermato il dottor Woo Seok Yan del Korea Electronics Technology Institute.

Per studiare le proprietà elettroniche dei modelli finali di grafene, i ricercatori hanno fabbricato transistor ad effetto di campo flessibili basati sul grafene in base ai modelli. Dopo aver aggiunto elettrodi e un dielettrico di gate ion-gel, i ricercatori hanno testato il transistor e hanno scoperto che mostra una buona mobilità degli elettroni a basse tensioni. La stessa tecnica potrebbe essere utilizzata per fabbricare una varietà di dispositivi a base di grafene.

“Con i vantaggi della sua semplicità, ad alto rendimento, e scalabilità all'elaborazione roll-to-roll, questo processo è promettente per l'integrazione del grafene in dispositivi elettronici pratici come transistor e sensori ad effetto di campo, "Ha detto Yan.

Yan e Suh hanno aggiunto che hanno in programma di espandere la tecnica su scale più piccole.

"L'estensione di questo processo di autoassemblaggio può portare a una varietà ancora maggiore di modelli complessi di grafene su scala nanometrica, "Suh ha detto. "Ora ci stiamo concentrando sulla produzione ad alto rendimento e roll-to-roll di modelli di grafene nano-architettura basati su questa tecnica".

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