I ricercatori di ingegneria hanno sviluppato un processo di stampa 2D utilizzando metalli liquidi che, secondo loro, potrebbe creare nuovi modi per creare hardware informatico più avanzato ed efficiente dal punto di vista energetico prodotto su scala nanometrica.
Il processo avviene in un contesto in cui la crescente domanda mondiale di dispositivi di memoria, che richiedono quantità significative di energia per essere prodotti e utilizzati.
"Ridurre la temperatura alla quale lo zirconio e l'afnio diventano liquidi è fondamentale per sviluppare dispositivi elettrici a basso costo poiché è necessaria molta meno energia", ha affermato il dott. Mohammad Ghasemian, autore principale dello studio della Scuola di ingegneria chimica e biomolecolare.
Sviluppato dagli ingegneri dell'Università di Sydney e pubblicato in Small , i ricercatori hanno prima combinato stagno, zirconio e afnio in un rapporto preciso. Ciò ha consentito di fondere la lega a una temperatura inferiore a 500 °C, molto al di sotto dei singoli punti di fusione dello zirconio (1.852 °C) e dell'afnio (2.227 °C).
La lega di metallo liquido ha un sottile strato di ossido o "crosta" pur mantenendo un centro liquido. Viene utilizzato per raccogliere nanofogli ultrasottili di ossido di stagno drogati con ossido di afnio e zirconio.
"Lo stagno è abbondante, a basso costo e può essere utilizzato su larga scala per la produzione di semiconduttori, transistor e chip di memoria critici", ha affermato il dottor Ghasemian.
"Sebbene l'ossido di afnio e zirconio sia un noto materiale ferroelettrico utilizzato in applicazioni su scala nanometrica, come dispositivi di memoria e sensori, ottenere nanofogli utilizzando tecniche convenzionali è sia difficile che costoso", ha affermato.
L’applicazione della lega di stagno-zirconio-afnio ha permesso al team di raccogliere lo strato nanosottile di ossido di stagno drogato con ossido di zirconio di afnio attraverso l’esfoliazione, sollevandolo dalla sua superficie liquida, in modo che potesse quindi essere stampato in 2D su un substrato come nanofogli ferroelettrici. Questi fogli sono progettati per costituire la base dell'hardware informatico di prossima generazione, dai semiconduttori ai chip di memoria.
"Pensalo come un marmo ricoperto di inchiostro", ha detto il dottor Ghasemian. "La lega è come un solvente che ci consente di rimuovere l'inchiostro e quindi utilizzarlo per la stampa. Il nostro processo ci consente di raccogliere questo prezioso strato di crosta e trasformarlo in fogli ultrasottili, che vengono poi utilizzati per produrre componenti elettronici."
"Potrebbe essere una nuova fonte di materiali 2D funzionali che non sono accessibili con metodi convenzionali. Questo processo ci consente di introdurre ferroelettricità in ossidi metallici 2D molto più piccoli, consentendo lo sviluppo di nanoelettronica di prossima generazione a basse temperature."
Ulteriori informazioni: Mohammad B. Ghasemian et al, Asimmetria indotta dal doping di metalli liquidi negli ossidi metallici bidimensionali, Piccolo (2024). DOI:10.1002/piccolo.202309924
Informazioni sul giornale: Piccolo
Fornito dall'Università di Sydney
