Den första mobiltelefonen, släpptes 1983, var stor som en tegelsten och vägde två och ett halvt kilo. Den senaste Apple Watch, släpptes i höst, väger 1,1 uns.

Denna typ av tekniska språng har möjliggjorts genom att hitta nya och uppfinningsrika sätt att kombinera material, som kan packa mer information och kretsar i mindre och mindre paket.

I ett första, forskare vid University of Chicago, i samarbete med forskare vid Cornell University och Argonne National Laboratory, har upptäckt en enkel, effektivt sätt att odla extremt tunna filmer av organiska material. Resultaten, publicerad 7 november i Vetenskap , kan vara en språngbräda till framtida elektronik eller teknik med nya förmågor.

Forskare har länge vetat hur man gör extremt tunna lager - upp till några atomer tjocka - av oorganiska material. Det är så mobiltelefoner har krympt i storlek och solpaneler har växt upp på tak runt om i världen. Men duplicera den tillverkningsprocessen med organiska material (i kemisk mening, det är, något som innehåller kol) har varit knepigt.

"Om du kan göra material till atomärt tunna lager, du kan stapla dem i sekvenser och få nya funktioner, och det finns några bra skäl att tro att ekologiska filmer kan vara riktigt användbara, "sa Yu Zhong, en postdoktoral forskare och förste författare på uppsatsen. "Men tills nu har det varit mycket utmanande att kontrollera tjockleken på filmen, och att göra dem i stora mängder. "

Lyckligtvis, professor i kemi och molekylär teknik Jiwoong Park är expert på banbrytande nya sätt att göra ultratunna filmer-oavsett om det är att sy ihop kristallina ark eller stapla filmer som Post-Its.

I detta fall, laget tog sin inspiration från den envisa separationen som händer när du blandar två vätskor som inte blandas, som olja och vatten. I huvudsak, de använde linjen som bildas mellan dem som en form för att skapa en perfekt tunn, platt film.

De fyller en reaktor halvvägs med vätska A, tillsätt sedan vätska B. Vid linjen där de två möts, de använder ett litet rör för att injicera resten av ingredienserna, som samlas till en film. Sedan avdunstar eller tappar forskarna vätskorna, och filmen glider försiktigt ner för att vila intakt.

"Om du tänker på det som tyg, hittills, människor har bara kunnat göra lappar - och det här är gigantiska tygrullar, "Sa Park.

I synnerhet, filmen växer i en kontinuerlig rörelse, så det finns inga besvärliga leder mellan plåstren. Dessutom, det kan utföras vid rumstemperatur, ett mycket mer effektivt förfarande än de extremt höga temperaturer som vanligtvis behövs för att tillverka oorganiska filmer.

Metoden ger också ett innovativt sätt att kombinera organiska och oorganiska lager. "Oorganiska och organiska material har olika styrkor och svagheter som kan komplettera varandra, men förutsättningarna för att odla dem är så olika att det har varit en utmaning att få dem att komma överens, "sade doktoranden Baouri Cheng, tidningens andra förste författare.

I denna metod, fastän, "lägg ett oorganiskt substrat på golvet i reaktorn, och nu har du en vacker smörgås, "Sa Park.

De testade hur filmerna fungerar som elektriska kondensatorer, och hittade bra prestanda - ett uppmuntrande tecken på elektronik.

Men laget har många fler idéer:nanoroboter, ett tyg som böjer sig eller räcker ut när det utsätts för vatten eller ljus, membran för att filtrera vatten eller öka batterier, sensorer som upptäcker toxiner, och till och med bitar för framtidens kvantdatorer.

"Detta är verkligen en demonstration av en allmän plattform för att integrera polymerer, "Zhong sa." Vi kan se en mängd användningsområden och möjligheter, och vi undersöker redan några av dem. "

UChicago postdoktorala forskare Chibeom Park, Andrew Mannix, Jae-Ung ​​Lee, Joonki Suh och Kibum Kang och doktorander Fauzia Mujid, Sarah Brown och Kan-Heng Lee var också medförfattare till studien, liksom Steven Sibener, Carl William Eisendrath Distinguished Service Professor i kemi vid UChicago; Professor David Muller och doktorand Ariana Ray vid Cornell University; och forskaren Argonne National Laboratory Hua Zhou.

Teamet använde University of Chicago Pritzker Nanofabrication Facility and Materials Research Science and Engineering Center, liksom Advanced Photon Source vid Argonne National Laboratory. Park arbetar för närvarande med Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation vid University of Chicago för att främja upptäckten.