日本名古屋大学和国立材料科学研究所的科学家们发现,简单的一滴式方法可以将功能性纳米片拼接成单层,这种方法成本更低,速度更快。如果能够扩大在《ACS Nano》杂志中描述的工艺,那么它将促进下一代氧化物电子学的发展。
该研究的通讯作者名古屋大学材料科学家Minoru Osada说:“滴铸是在固体表面上沉积纳米材料的最通用,最具成本效益的方法之一。” “但是它有严重的缺陷,一个就是所谓的咖啡环效应:一旦颗粒蒸发,颗粒就会留下一种模式。令我们惊讶的是,我们发现,用移液管和加热板控制对流会导致均匀沉积而不是环状图案,这表明有可能进行滴铸。”
Osada描述的过程非常简单,尤其是与当前可用的拼贴技术相比,这种方法可能成本高,耗时且浪费。科学家发现,用简单的移液器将含有2-D纳米片的溶液滴到在加热板上加热至约100°C的基底上,然后除去溶液,可使纳米片在约30秒内聚集在一起形成瓷砖状的层
分析表明,纳米片均匀地分布在基底表面上,间隙有限。这可能是表面张力驱动颗粒分散的结果,并且随着溶液的蒸发,沉积液滴的形状也会发生变化。
科学家使用该工艺来沉积二氧化钛,铌酸钙,氧化钌和氧化石墨烯的颗粒溶液。他们还尝试了各种尺寸和形状的各种基材,包括硅,二氧化硅,石英玻璃和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。他们发现通过添加少量乙醇可以控制溶液的表面张力和蒸发速率。
此外,该团队成功地使用了该工艺来沉积多层平铺的纳米片,从而制造出具有各种功能的功能性纳米涂层:导电,半导电,绝缘,磁性和光致变色。