2009年6月9日
纳米颗粒薄膜不再是一个微妙的问题：范德比尔特物理学家已经找到了一种让他们足够强大的方法，因此他们不会在最轻微的触摸下崩溃。
没有添加剂制造的纳米粒子膜通过坐在肋状表面上而没有垂直而制造的粘合性。图片：Daniel Dubois
在过去的25年里，自从科学家们发现了如何制造纳米颗粒——直径小于100纳米的超细颗粒——以来，他们提出了许多不同的方法将其塑造成薄膜，这些薄膜具有从半欧洲杯猜球平台导体制造到药物输送等各种有趣的潜在应用，用于柔性电视和计算机显示器的固态照明。
到目前为止，这些电影都有一个共同的问题：缺乏凝聚力。纳米颗粒通常由无机核和一层薄薄的有机分子组成。这些粒子不是很粘，所以它们不会形成连贯的薄膜，欧洲杯猜球平台除非它们被封装在聚合物涂层中或与称为化学“交联剂”的分子混合，这些分子就像胶水一样将纳米粒子粘在一起。
“添加这种额外的材料会使纳米颗粒薄膜的制作复杂化，并使其更加昂贵。此外，添加的材料（通常是聚合物）可以改变使这些薄膜如此有趣的物理性质，”范德比尔特大学物理学助理教授詹姆斯·迪克森（James Dickerson）说，他领导了一个研究小组，该小组开发了无任何添加剂的独立纳米颗粒薄膜。
在2009年期刊化学通信中在线发表的“独立式多层纳米粒子薄膜的独立式多层纳米粒子薄膜的牺牲层电泳沉积”中描述了新电影的性质及研究的方法。
Dickerson说：“我们的胶片非常有弹性，我们可以用镊子把它们夹起来，在表面上移动它们而不会撕裂。”这使得将它们放入微电子设备，如计算机芯片中变得特别容易。”
Dickerson认为他的电影最直接的应用是在半导体制造中，以帮助数字电路的持续小型化以及柔性电视和计算机屏幕的生产。
集成电路中晶体管中的一个关键部件是一个绝缘层，它将打开和关闭电流的栅极与电流流过的通道分开。传统上，半导体制造商为此目的使用二氧化硅。然而，随着晶体管的缩小，它们不得不使这一层越来越薄，直到它们达到电子漏过并耗尽器件功率的程度。这导致半导体制造商对其工艺进行了调整，使用“高k”介电材料，如氧化铪，因为它们具有更高的电阻。欧洲杯足球竞彩
“我们已经制造了厂家目前正在使用的高K材料更便宜，更有效的高K纳米粒子薄膜，”Dickerson说。欧洲杯足球竞彩
此外，物理学家认为，电影具有使其成为灵活电视和计算机屏幕理想的属性。它们非常灵活，并且当反复弯曲时，不要显示任何破裂的迹象。它们也使用称为电泳沉积（EPD）的技术，该技术非常适合于产生图案材料，并且与可以形成平板电视屏幕和计算机显示器中使用的红色，绿色和蓝色像素的荧光材料兼容。欧洲杯足球竞彩
EDP是一种湿法。纳米颗粒与欧洲杯猜球平台一对电极一起置于溶液中。当施加电流时，它在吸引电极涂覆纳米粒子的液体中产生电场。欧洲杯猜球平台使用胶体，颗粒的混合物比纳米颗粒大10至1,000倍，EDP广欧洲杯猜球平台泛用于将涂层施加到复杂的金属部件，例如汽车体，假肢装置，器具和饮料容器。据州唯一的是，Dickerson等研究人员已经开始将该技术应用于纳米颗粒。欧洲杯猜球平台
“胶体ED欧洲杯线上买球P的科学是众所周知的，但粒子比溶剂分子大得多。然而，许多纳米颗粒的大小与溶剂分子的大小大致相同，欧洲杯猜球平台这使得过程变得相当复杂，难以控制，”Dickerson解释道。
事实上，为了使这种方法发挥作用，迪克森和他的同事不得不发明一种新的EDP形式，他们称之为牺牲层电泳沉积。他们在电极上添加了一层聚合物的旋转浇铸层，作为沉积纳米颗粒时组织纳米颗粒的模式。然后，在沉积过程完成后，它们溶解（牺牲）聚合物层以释放纳米颗粒膜。欧洲杯猜球平台
根据研究人员，以这种方式制造的薄膜粘在一起，因为电场用足够的力将纳米颗粒填充到膜中以紧紧地将颗粒包装在一起，以允许自然有吸引力的颗粒力将颗粒结合在一起。欧洲杯猜球平台
到目前为止，Dickerson小组已经使用这项技术用两种不同类型的纳米颗粒——氧化铁和硒化镉——制备了薄膜，他们相信这项技术可以用于多种其他纳米颗粒。欧洲杯猜球平台
“该技术正在解放，因为您可以从您想要的材料中制作这些电影并使用它们在您想要的地方，”Dickerson说。欧洲杯足球竞彩
本文的共同作者是Saad A. Hasan和Dustin W. Kavich的研究生。该研究得到了Vanderbilt University的授权资助。