2020年11月5日
研究人员诺丁汉大学已经解决了如何利用墨水来3d打印先进电子设备的谜题，这些设备具有有用的特性，例如，将光转化为电能的潜力。
典型的石墨烯薄片在喷墨打印的石墨烯在两个触点之间的排列(绿色)。颜色梯度与鳞片电位的变化相对应。图片来源:诺丁汉大学。
这项研究表明，由石墨烯等二维(2D)材料的微小薄片组成的喷射墨水，可以在这些复杂的定制结构的不同层中积累并相互啮合。欧洲杯足球竞彩
在量子力学建模的帮助下，该团队还演示了电子如何通过2D材料层传播，从而对未来修改创新设备的方法有了更深入的了解。
通过将量子物理的基本概念与最先进的工程技术结合在一起，我们展示了如何通过打印只有几个原子厚但几厘米宽的材料层来制造复杂的电和光控制设备．
Mark Fromhold，研究合著者，教授，诺丁汉大学物理与天文学院院长
Fromhold教授继续说道:根据量子力学定律，电子的作用是波而不是粒子，我们发现二维材料中的电子是沿着运动的欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台多个薄片之间的复杂轨迹。看起来好像电子从一个薄片跳到另一个薄片，就像青蛙在池塘表面重叠的睡莲叶之间跳跃．”
这项题为“在喷墨打印石墨烯器件中电子和空穴的片间量子传输”的研究发表在《科学》杂志上先进功能材料欧洲杯足球竞彩——同行评议的期刊。
石墨烯通常被描述为一种“超级材料”，最初于2004年生产。这种材料有几种特殊的性能，例如，它具有高度的柔韧性，比钢更强，是目前开发的最好的导电材料。
石墨烯和其他类似的2D材料通常是通过依次剥离一层碳原子而产生欧洲杯足球竞彩的，这些碳原子被组织成一片平板。这些碳原子被用来制造定制的结构。
但是，要创造出多层结构并将它们整合起来生产出复杂的、像三明治一样的材料是很困难的，而这一过程往往需要手工按顺序细致地沉积多层结构。欧洲杯足球竞彩
自从发现石墨烯以来，涉及石墨烯的专利数量出现了惊人的增长。但要充分利用这种材料的潜力，就必须设计可扩展的制造方法
最新的一篇文章展示了一种潜在的解决方案，即使用油墨进行添加剂制造(通常被称为3D打印)，其中悬浮着微小的石墨烯薄片(直径只有几十亿分之一米)。
通过集成先进的制造方法来开发器件，以及量化其特性和量子波建模的先进技术，研究人员准确地发现了如何用喷墨打印石墨烯有效取代单层石墨烯作为二维金属半导体的接触材料。
虽然之前3D打印过2D层和设备，但这是第一次有人发现电子是如何在其中移动的，并展示了组合的打印层的潜在用途。我们的研究结果可以为喷墨打印石墨烯聚合物复合材料和一系列其他2D材料带来不同的应用。欧洲杯足球竞彩
Lyudmila Turyanska博士，研究合著者，增材制造中心，诺丁汉大学
Turyanska博士继续说道:“这一发现可用于制造新一代功能光电子器件;例如，大型高效太阳能电池;可穿戴的、可弯曲的电子产品，由阳光或穿戴者的运动供电;甚至是印刷电脑．”
这项研究由添加剂制造中心的工程师和物理与天文学学院的物理学家进行，他们对量子技术有着共同的兴趣。它是在585万英镑EPSRC资助的计划赠款下进行的，支持下一代添加剂制造．
该团队采用了广泛的表征方法，如热重分析、微拉曼光谱或激光扫描、电测量和创新的3D orbiSIMS仪器，以提供对喷墨打印石墨烯聚合物的功能和结构的深入理解，以及退火或热处理对性能的影响。
该研究的后续步骤是利用聚合物来控制石墨烯薄片的组织和排列方式，并尝试使用不同大小的薄片阵列的不同类型的墨水，以改善对沉积石墨烯薄片的控制。
该团队还希望创造出更先进的计算机模拟材料和它们一起工作的方式，从而为大规模生产以它们为模型的设备创造方法。欧洲杯足球竞彩
期刊引用:
王,F。,等．(2020)喷墨打印石墨烯器件中电子和空穴的片间量子传输。先进功能材料欧洲杯足球竞彩．doi.org/10.1002/adfm.202007478．
来源:https://www.nottingham.ac.uk/