独立膜创建“智能”的材料

明尼苏达大学双子Cities-led团队的科学家和工程师开发了一种新方法使钙钛矿氧化物半导体薄膜,一个类的“智能”材料具有独特的属性,可以改变在回应刺激像光,磁场或电场。

发现将允许研究人员利用这些属性,甚至把他们与其他新兴纳米材料做出更好的设备,如传感器,智能纺织品和灵活的电子产品。

这篇论文发表在科学的进步,同行评议的科学期刊上发表的美国科学促进协会(AAAS)。

生产材料以薄膜形式使他们更容易为电子设备整合成更小的组件。许多薄膜是由使用一种称为外延的技术,包括将原子的衬底材料,或各种各样的模板,创建一个薄片材料,一次一个原子层。然而,大多数通过外延薄膜创建“困”在其宿主基质,限制其用途。如果薄膜与衬底的分离成为独立膜,它变得更加实用。

Minnesota-led大学的小组已经发现了一种新的成功创建一个特定金属薄膜oxide-strontium titanate-and他们的方法绕过了几个问题困扰的独立金属氧化物的合成电影在过去。

“我们已经创建了一个流程,我们可以做一个独立的氧化膜的任何材料、片状剥落,然后转移到任何我们想要的感兴趣的话题,”巴拉特道路说,这篇论文的主要作者和明尼苏达大学的教授和壳牌在化学工程和材料科学。“现在,我们可以受益于这些材料和其他组合的功能纳米材料,这将使范围广泛的高功能,高效设备。”

做独立的氧化膜的“智能”材料是富有挑战性的,因为原子结合在所有三个维度,不同于一个二维材料,如石墨烯。在氧化膜材料的一种方法是使用了一种叫做远程外延,它使用一层石墨烯作为基板和薄膜材料之间的媒介。

这种方法允许氧化薄膜材料形成薄膜剥落,像一条胶带,从衬底,形成一个独立的膜。然而,使用这种方法的最大障碍与金属氧化物中的氧材料氧化石墨烯在接触,破坏了样本。

使用混合分子束外延技术开创了道路的明尼苏达大学的实验室,研究人员能够绕过这个问题通过使用钛已经连着氧气。另外,他们的方法允许自动化学计量控制,这意味着它们可以自动控制的组成。

“我们首次显示,最终通过做一些实验,我们有一个新方法允许我们做出复杂的氧化物同时确保不氧化石墨烯。综合科学中一个重要的里程碑,”道路。”,我们现在有一个方法,使这些复杂的氧化膜化学计量自动控制。没有人能够做到这一点。”

道路上的材料科学家的团队密切合作与工程研究人员在明尼苏达大学电子与计算机工程系教授史蒂文•凯斯特的实验室专注于制作二维材料。

“这些复杂的氧化物是一类广泛的材料,有很多非常重要的先天功能,”凯斯说,该研究的资深作者和导演的明尼苏达双城明尼苏达大学纳米中心。“现在,我们可以考虑使用他们极其微小的晶体管的电子设备,并在广泛的其他应用程序,包括灵活的传感器,智能纺织品和非易失性记忆。”

参考:Yoon H, Truttmann TK,刘F, et al .独立式外延SrTiO3 nanomembranes通过远程使用混合分子束外延的外延。Sci副词。2022;8 (51):eadd5328。doi:10.1126 / sciadv.add5328

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