Scienziati dell'Università giapponese di Nagoya e del National Institute for Materials Scienza hanno scoperto che un semplice approccio a una goccia è più economico e veloce per affiancare insieme nanofogli funzionali in un unico strato. Se il processo, descritto nel giornale ACS Nano , può essere scalato, potrebbe far avanzare lo sviluppo dell'elettronica a ossido di prossima generazione.

"La colata a goccia è uno dei metodi più versatili ed economici per depositare nanomateriali su una superficie solida, ", afferma lo scienziato dei materiali dell'Università di Nagoya Minoru Osada, l'autore corrispondente dello studio. "Ma ha gravi inconvenienti, uno è il cosiddetto effetto anello di caffè:un motivo lasciato dalle particelle una volta che il liquido in cui si trovano evapora. Abbiamo trovato, con nostra grande sorpresa, che la convezione controllata da una pipetta e una piastra riscaldante provoca una deposizione uniforme piuttosto che il modello ad anello, suggerendo una nuova possibilità per il drop casting."

Il processo descritto da Osada è sorprendentemente semplice, soprattutto se confrontato con le tecniche di piastrellatura attualmente disponibili, che può essere costoso, richiede tempo, e dispendioso. Gli scienziati hanno scoperto che facendo cadere una soluzione contenente nanofogli 2-D con una semplice pipetta su un substrato riscaldato su una piastra riscaldante a una temperatura di circa 100°C, seguito dalla rimozione della soluzione, fa sì che i nanofogli si uniscano in circa 30 secondi per formare uno strato simile a una piastrella.

Le analisi hanno mostrato che i nanofogli erano distribuiti uniformemente sulla superficie del substrato, con spazi limitati. Questo è probabilmente il risultato della tensione superficiale che guida il modo in cui le particelle si disperdono, e la forma della gocciolina depositata cambia man mano che la soluzione evapora.

Gli scienziati hanno utilizzato il processo per depositare soluzioni di particelle di biossido di titanio, niobato di calcio, ossido di rutenio, e ossido di grafene. Hanno anche provato diverse dimensioni e forme di una varietà di substrati, compreso il silicio, biossido di silicio, vetro di quarzo, e polietilene tereftalato (PET). Hanno scoperto di poter controllare la tensione superficiale e la velocità di evaporazione della soluzione aggiungendo una piccola quantità di etanolo.

Per di più, il team ha utilizzato con successo questo processo per depositare più strati di nanofogli piastrellati, fabbricazione di nanorivestimenti funzionali con varie caratteristiche:conduttive, semiconduttori, isolante, magnetici e fotocromatici.