Ricercatori della TU Delft nei Paesi Bassi, in collaborazione con un team dell'Università di Cambridge (Regno Unito), hanno trovato un modo per creare e pulire minuscoli sensori meccanici in modo scalabile. Hanno creato questi sensori sospendendo un foglio bidimensionale di nitruro di boro esagonale (h-BN), o "grafene bianco" su piccoli fori in un substrato di silicio. Questa innovazione potrebbe portare a sensori di gas e pressione estremamente piccoli per l'elettronica futura.

Il nitruro di boro esagonale (h-BN) è un materiale interessante con una struttura reticolare a nido d'ape simile a quella della grafite. Ma mentre la grafite conduce elettricità, mentre h-BN funge da isolante. Questa proprietà rende h-BN popolare come lubrificante di fascia alta, specialmente nelle applicazioni industriali dove la conduttività elettrica è indesiderabile. Poiché h-BN ha l'ulteriore vantaggio di essere chimicamente e termicamente più stabile della grafite, viene utilizzato anche in ambienti difficili come lo spazio, Per esempio, nelle applicazioni nell'ultravioletto profondo.

Roba appiccicosa

Mentre gli strati del materiale bidimensionale grafene possono essere esfoliati dalla grafite con nastro adesivo, creare singoli strati di h-BN è molto più difficile. La ragione di ciò è che gli strati che compongono l'h-BN "si attaccano" l'uno all'altro - e ad altri materiali - molto più fortemente degli strati di grafene. Così, non molti ricercatori sono stati in grado di studiare le proprietà di h-BN come materiale 2-D fino ad ora. "Ci sono solo due o tre istituzioni al mondo in grado di produrre singoli, strati bidimensionali di grafite bianca, e l'Università di Cambridge è una di queste, " ha detto l'autore principale Santiago J. Cartamil-Bueno. "Questo progetto è un successo grazie alla nostra efficace collaborazione con loro".

Utilizzando una tecnica chiamata deposizione chimica da vapore, ricercatori dell'Università di Cambridge hanno coltivato un foglio di h-BN dello spessore di un atomo, o 'grafene bianco, " su un pezzo di lamina di ferro. Lo hanno poi spedito a TU Delft nei Paesi Bassi. Lì, attraverso una serie di passaggi, i ricercatori di Delft hanno trasferito il foglio di grafene bianco trasparente su un substrato di silicio contenente minuscole cavità circolari. Facendo così, hanno creato "tamburi" microscopici. Questi tamburi funzionano come risonatori meccanici e potrebbero essere utilizzati come sensori infinitesimali di gas o di pressione, per esempio nei telefoni cellulari.

Pulizia dei tamburi

Sebbene la creazione dei tamburi h-BN sia stata di per sé una sfida significativa, questo progetto ne ha posto un altro, sfida ancora più grande. Come risultato dei passaggi necessari per trasferire il foglio monoatomico sul substrato di silicio, i fusti erano contaminati con un certo numero di polimeri. Contaminazioni comuni come questa sono indesiderabili poiché modificano le proprietà dei sensori. Il risultato è che tutti i sensori potrebbero comportarsi in modo leggermente diverso. "Per superare i normali sensori sul mercato, però, è importante che tutti i sensori 2-D si comportino esattamente allo stesso modo, “Spiega Cartamil-Bueno.

I ricercatori di Delft hanno trovato una soluzione:utilizzando il gas ozono, sono riusciti a pulire i tamburi. Il gas aggressivo ha rimosso tutti i polimeri organici. Però, tracce di PMMA, un polimero con componenti inorganici, sono stati lasciati indietro sui risonatori. "Fortunatamente, questo problema può essere risolto utilizzando solo substrati organici durante il trasferimento del foglio di grafite bianca sulle cavità, " dice Cartamil-Bueno. Così, i ricercatori di Delft hanno fornito la prova di principio per la fabbricazione di sensori incredibilmente piccoli per l'elettronica futura.