I nanofili di silicio mesoporoso sono stati scansionati da un raggio laser focalizzato in due diversi modelli, ripreso da microscopio ottico a campo chiaro, come illustrato da (a) e (c), così come la microscopia a fluorescenza, come illustrato da (b) e (d). Chiaramente, le immagini nascoste nei riquadri mostrati in (a) e (c) sono chiaramente rivelate al microscopio a fluorescenza. Credito:Università Nazionale di Singapore
"Disegnando" micropattern su nanomateriali utilizzando un raggio laser focalizzato, gli scienziati potrebbero modificare le proprietà dei nanomateriali per applicazioni efficaci nelle applicazioni fotoniche e optoelettriche
Le sfide affrontate dai ricercatori nella modifica delle proprietà dei nanomateriali per l'applicazione nei dispositivi possono essere affrontate con una tecnica semplice, grazie a recenti studi innovativi condotti da scienziati della National University of Singapore (NUS).
Attraverso l'uso di un semplice, tecnica efficiente e a basso costo che prevede un raggio laser focalizzato, due gruppi di ricerca NUS, guidato dal Professor Sow Chorng Haur del Dipartimento di Fisica della Facoltà di Scienze del NUS, dimostrato che le proprietà di due diversi tipi di materiali possono essere controllate e modificate, E conseguentemente, le loro funzionalità possono essere migliorate.
Ha detto il prof Sow, "Nella nostra infanzia, è probabile che la maggior parte di noi abbia l'esperienza di portare una lente d'ingrandimento all'aperto in una giornata di sole e ha cercato di focalizzare la luce solare su un pezzo di carta per bruciare la carta. Un approccio così semplice si rivela uno strumento di ricerca molto versatile. Invece di focalizzare la luce del sole, possiamo focalizzare il raggio laser su un'ampia varietà di nanomateriali e studiare gli effetti del raggio laser focalizzato su questi materiali".
Micropattern "disegnati" su pellicole MoS2 potrebbero migliorare la conduttività elettrica e la fotoconduttività
bisolfuro di molibdeno (MoS2), una classe di composti dicalcogenuri di metalli di transizione, ha attirato grande attenzione come materiale bidimensionale (2D) emergente grazie all'ampio riconoscimento del suo potenziale nell'elettronica e nell'optoelettronica. Una delle tante proprietà affascinanti del film 2D MoS2 è che le sue proprietà dipendono dallo spessore del film. Inoltre, le sue proprietà possono essere modificate una volta che il film è stato modificato chimicamente. Quindi una delle sfide in questo campo è la capacità di creare microdispositivi dal film MoS2 comprendenti componenti con diverso spessore o natura chimica.
Per affrontare questa sfida tecnologica, Prof Semina, Dottor Lu Junpeng, un candidato post-dottorato del Dipartimento di Fisica della Facoltà di Scienze del NUS, e i membri del loro team, ha utilizzato una configurazione del raggio laser focalizzata sul microscopio ottico per "disegnare" micropattern direttamente su pellicole MoS2 di ampia area e per assottigliare le pellicole.
Il dottor Lu Junpeng (a sinistra) e il professor Sow Chorng Haur (a destra) del Dipartimento di Fisica della Facoltà di Scienze NUS lavorano con la macchina laser focalizzata personalizzata. Credito:Università Nazionale di Singapore
Con questo approccio semplice e a basso costo, gli scienziati sono stati in grado di utilizzare il raggio laser focalizzato per "disegnare" selettivamente modelli su qualsiasi regione del film per modificare le proprietà dell'area desiderata, a differenza di altri metodi attuali in cui viene modificato l'intero film.
interessante, hanno anche scoperto che la conduttività elettrica e la fotoconduttività del materiale modificato erano aumentate rispettivamente di oltre 10 volte e circa cinque volte. Il team di ricerca ha fabbricato un fotorilevatore utilizzando una pellicola MoS2 modificata al laser e ha dimostrato le prestazioni superiori di MoS2 per tale applicazione.
Questa innovazione è stata pubblicata per la prima volta online sulla rivista ACS Nano il 24 maggio 2014.
Le immagini nascoste "disegnate" da un raggio laser focalizzato su nanofili di silicio potrebbero migliorare le funzionalità ottiche
In uno studio correlato pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici il 13 maggio 2014, Il professor Sow ha guidato un altro team di ricercatori della Facoltà di Scienze del NUS, in collaborazione con scienziati della Hong Kong Baptist University, per studiare come "disegnare" micromodelli su nanofili di silicio mesoporoso potrebbe modificare le proprietà dei nanofili e far avanzare le loro applicazioni.
Il team ha scansionato rapidamente un raggio laser focalizzato su una serie di nanofili di silicio mesoporoso, fitte come i fili fitti di un tappeto. Hanno scoperto che il raggio laser focalizzato potrebbe modificare le proprietà ottiche dei nanofili, facendo sì che emettano luce di fluorescenza blu-verdastra. Questa è la prima osservazione di un tale comportamento modificato dal laser dai nanofili di silicio mesoporoso da segnalare.
I ricercatori hanno studiato sistematicamente la modifica indotta dal laser per ottenere informazioni su come stabilire il controllo sulle proprietà ottiche dei nanofili di silicio mesoporoso. La loro comprensione ha permesso loro di "disegnare" un'ampia varietà di micromodelli con diverse funzionalità ottiche utilizzando il raggio laser focalizzato.
Per mettere alla prova le loro scoperte, i ricercatori hanno ingegnerizzato i componenti funzionali dei nanofili con applicazioni interessanti. Il team di ricerca ha dimostrato che i micropattern creati a bassa potenza laser sono invisibili al microscopio ottico in campo chiaro, ma diventano evidenti al microscopio a fluorescenza, indicando la fattibilità delle immagini nascoste.
Ulteriore ricerca
Il settore in rapida crescita dell'elettronica e dell'optoelettronica richiede una precisa deposizione di materiale con ottiche specifiche per l'applicazione, elettrico, chimico, e proprietà meccaniche.
Per sviluppare materiali con proprietà in grado di soddisfare le esigenze del settore, Prof Semina, insieme al suo team di ricercatori, estenderà la versatile tecnica del raggio laser focalizzato a più nanomateriali. Inoltre, cercheranno di migliorare ulteriormente le proprietà del MoS2 e del silicio mesoporoso con tecniche diverse.
