Физики использовали пищевую пленку для переноса наноматериалов

Мир нанотехнологий часто ассоциируется с высокотехнологичным оборудованием и сложными процессами, но иногда ученым приходят на помощь самые обычные бытовые предметы. Оказывается, пищевая пленка, которая есть на каждой кухне, может стать ключом к созданию новых микроэлектронных устройств.

Двумерные материалы, толщиной всего в несколько атомов, обладают уникальными свойствами, но их очень трудно переносить с одной поверхности на другую без повреждений. Традиционно для этого использовали скотч, но этот метод часто приводит к появлению трещин и загрязнению материала клеем. Физики искали более щадящий способ, и неожиданно нашли его в совершенно обычном предмете.

Случайное открытие

Исследовательская группа под руководством профессора Йорика ван де Гропа из Института физики Амстердамского университета проводила эксперименты, пытаясь воспроизвести результаты японских коллег. Они использовали пищевую пленку, но заметили, что европейская пленка ведет себя иначе, чем азиатская. При нагревании до 120 градусов Цельсия она плавилась, что и стало решающим фактором.

Ученые разработали метод, при котором пищевая пленка из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПНП) используется как часть штампа для переноса ультратонких слоев. Этот подход позволяет переносить материалы на текстурированные поверхности без повреждений, что открывает новые возможности для создания транзисторов и оптических элементов.

Эксперимент и результаты

В ходе эксперимента исследователи переносили однослойный дисульфид вольфрама (WS2) с одной кремниевой подложки на другую. Они создали штамп из капли суперклея, покрытого пищевой пленкой, и привели его в контакт с WS2 при нагревании до 70 градусов. Затем температуру повысили до 140 градусов, чтобы пленка расплавилась и захватила материал, после чего штамп перенесли на новую подложку и нагрели уже до 150 градусов. На финальном этапе штамп отодвинули, и на подложке остался монослой WS2.

Остатки пленки удалили с помощью олеиновой кислоты, ортоксилола и изопропилового спирта. Аналогичный процесс применили и для переноса гетероструктур с гексагональным нитридом бора, но с другими температурами и растворителями.

Как рассказал профессор ван де Гроп, открытие произошло случайно: «Мы пытались воспроизвести результаты японской группы, но обнаружили, что европейская пищевая пленка изготавливается из другого полимера. Это свойство — плавиться при определенной температуре — оказалось определяющим для успешного переноса 2D-материалов».

Исследователи считают, что новая техника имеет большое будущее. Она не только бережно переносит хрупкие материалы, но и улучшает их излучательные характеристики, что важно для создания сверхтонких оптических элементов. Это открывает путь к промышленному производству устройств на основе двумерных материалов.

Работа опубликована в журнале ACS Nano. Ученые планируют продолжить исследования, чтобы адаптировать метод для других типов материалов и масштабировать его для промышленного применения.