I ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Chimica della Vrije Universiteit Brussel, dell'Università Tecnica di Riga e dell'Istituto MESA+ dell'Università di Twente sono riusciti a disporre particelle molto piccole (da 10 µm a 500 nm, da 10 a 100 volte più sottili di un capello umano) in uno strato sottile senza l'utilizzo di solventi. Questo è un primo passo estremamente importante verso lo sviluppo di una nuova generazione di sensori ed elettronica per un'ampia gamma di applicazioni.
"I metodi comuni basati su soluzioni cristallizzanti non sono così versatili come vorremmo. Inoltre, i precedenti metodi a secco erano efficaci soprattutto su superfici appiccicose, il che ne limitava le applicazioni", afferma Ignaas Jimidar della VUB. Per risolvere questo problema, il team ha ideato un metodo per attaccare le particelle su superfici dure e non appiccicose.
Hanno strofinato manualmente le particelle sulla superficie e, in circa 20 secondi, hanno ottenuto un singolo strato di particelle densamente imballate disposte secondo uno schema esagonale.
"Lo sfregamento viene effettuato utilizzando un timbro fatto di un materiale simile al silicone chiamato PDMS", afferma Kai Sotthewes dell'Università di Twente. "L'elettricità statica generata dal processo di sfregamento, soprattutto su superfici più dure, e le forze tra le particelle e la superficie sono cruciali per creare i motivi desiderati. Incontriamo questa elettricità statica nella vita di tutti i giorni se strofiniamo un palloncino contro i nostri capelli o sentiamo uno shock in una giornata invernale secca quando tocchiamo un oggetto metallico."
"Il processo di creazione del modello ha funzionato sia su superfici conduttive che non conduttive, e i migliori risultati sono stati ottenuti con alcuni tipi di particelle in polvere, come il polistirene (usato come isolante) e il polimetilmetacrilato o PMMA, noto anche come plexiglas", afferma Andris Šutka dell'Università Tecnica di Riga. La silice, un componente onnipresente nell'elettronica contemporanea, funzionava bene solo su superfici ricoperte di fluorocarburo (una sorta di strato di teflon) e quando non c'era umidità.
"Le particelle di silice sono quindi leggermente meno facili da usare, ma sono resistenti a tutti i tipi di solventi, il che le rende adatte per analisi biologiche e chimiche e tecniche di rilevamento", aggiunge Gijs Roozendaal dell'Università di Twente.
"Alla fine siamo riusciti a creare una serie di motivi microscopici e loghi su 'wafer' su larga scala e a visualizzarli tutti utilizzando un microscopio a forza atomica", afferma Ignaas Jimidar.
"Ciò rappresenta uno sviluppo promettente per migliorare l'elettronica, rilevare tutti i tipi di sostanze chimiche e biologiche e persino rilevare merci contraffatte. Quest'ultimo è possibile perché le particelle in determinati schemi rifrangono la luce in modo diverso a seconda dell'angolo. Quindi potresti rilevare i colori utilizzando queste microparticelle ."
L'articolo è pubblicato sulla rivista ACS Applied Materials &Interfaces .
Ulteriori informazioni: Kai Sotthewes et al, Verso l'assemblaggio di modelli cristallini sintonizzabili 2D di colloidi sferici su scala wafer, Materiali e interfacce applicati ACS (2024). DOI:10.1021/acsami.3c16830
Fornito da Vrije Universiteit Brussel
