I chimici della Rice University hanno adattato il loro processo di grafene indotto dal laser per creare modelli conduttivi da materiale fotoresist standard per l'elettronica di consumo e altre applicazioni. Credito:Tour Group/Rice University
Un laboratorio della Rice University ha adattato la sua tecnica di grafene indotta dal laser per produrre immagini ad alta risoluzione, modelli in scala micron del materiale conduttivo per l'elettronica di consumo e altre applicazioni.
Grafene indotto da laser (LIG), introdotto nel 2014 dal chimico della Rice James Tour, implica bruciare tutto ciò che non è carbonio da polimeri o altri materiali, lasciando che gli atomi di carbonio si riconfigurassero in pellicole del caratteristico grafene esagonale.
Il processo utilizza un laser commerciale che "scrive" modelli di grafene in superfici che fino ad oggi hanno incluso legno, carta e persino cibo.
La nuova iterazione scrive modelli fini di grafene in polimeri fotoresist, materiali fotosensibili utilizzati nella fotolitografia e nella fotoincisione.
La cottura del film ne aumenta il contenuto di carbonio, e il successivo laser solidifica il robusto modello di grafene, dopodiché il fotoresist non sottoposto a laser viene lavato via.
I dettagli del processo PR-LIG appaiono nella rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .
"Questo processo consente l'uso di fili e dispositivi di grafene in una tecnologia di processo più convenzionale simile al silicio, " Ha detto Tour. "Dovrebbe consentire una transizione verso piattaforme elettroniche principali".
Il laboratorio Rice ha prodotto linee di LIG larghe circa 10 micron e spesse centinaia di nanometri, paragonabile a quello ora raggiunto da processi più ingombranti che coinvolgono laser collegati a microscopi elettronici a scansione, secondo i ricercatori.
Un'immagine al microscopio elettronico a scansione mostra una sezione trasversale del grafene indotto dal laser su silicio. Il grafene è stato creato alla Rice University applicando al laser un polimero fotoresist per creare linee su scala micron che potrebbero essere utili per l'elettronica e altre applicazioni. La barra della scala è di 5 micron. Credito:Tour Group/Rice University
Il raggiungimento di linee di LIG abbastanza piccole per i circuiti ha spinto il laboratorio a ottimizzare il suo processo, secondo lo studente laureato Jacob Beckham, autore principale del paper.
"La svolta è stata un attento controllo dei parametri di processo, " ha detto Beckham. "Piccole linee di fotoresist assorbono la luce laser a seconda della loro geometria e spessore, quindi l'ottimizzazione della potenza del laser e di altri parametri ci ha permesso di ottenere una buona conversione ad altissima risoluzione."
Un gufo di riso al grafene indotto dal laser è circondato da materiale fotoresist a sinistra e si trova da solo a destra dopo che il fotoresist in eccesso è stato lavato via con acetone. Gli scienziati della Rice University stanno utilizzando il processo per creare linee di grafene conduttivo su scala micron che potrebbero essere utili nell'elettronica di consumo. Credito:Tour Group/Rice University
Poiché il fotoresist positivo è un liquido prima di essere filato su un substrato per il laser, è semplice drogare la materia prima con metalli o altri additivi per personalizzarla per le applicazioni, Tour ha detto.
Lo studente laureato della Rice University Jacob Beckham mostra un campione di grafene indotto da laser fotoresist, modellato a forma di gufo. Il laboratorio Rice sta realizzando modelli conduttivi da materiale fotoresist standard per l'elettronica di consumo e altre applicazioni. Credito:Aaron Bayles/Rice University
Le potenziali applicazioni includono microsupercondensatori su chip, nanocompositi funzionali e array microfluidici.
