För första gången, forskare från Missouri S&T har visat att högordnade koppartunna filmer kan kristalliseras direkt på ett enmolekyltjockt lager av organiskt material snarare än på de oorganiska substrat som har använts i flera år.

De tunna kopparfilmerna de har producerat är utmärkta kandidater för användning som underliggande ämnen för solceller, lysdioder, och högtemperatursupraledare, säger Dr Jay Switzer, Kanslerns professor och intendents framstående professor emeritus i kemi, som är huvudutredare för projektet. Switzer säger att andra forskare tidigare har elektropläterat tunna filmer på självmonterade monolager (SAM) av organiska molekyler, men dessa filmer saknade den ordning i planet och utanför planet som krävs för elektroniska applikationer.

"Som sätt snäckskal, ben eller tänder bildas, vi har hittat ett sätt att ge kopparfilmerna rätt nivå av kristallin ordning och hållbarhet för deras applikationer, " säger Switzer. "Med vår process, som efterliknar biomineralisering, vi skapar oorganiska tunna filmer med överlägsna kvaliteter av enkristallliknande ordning, hög ledningsförmåga och flexibilitet."

I sina experiment, forskarna elektroavsatte koppar på ett enda lager av L-cystein, en proteinbyggande aminosyra som placerades på ordnade lager av guld på kisel. Efter att koppar kristalliserat till en ordnad film, de kunde lyfta av en singel, kristallliknande folie helt enkelt med hjälp av tejp. Deras process ger en billig väg till fristående metallfolier med egenskaper som efterliknar dem hos dyra enkristaller, konstaterar forskarna.

Switzer säger att deras metod visar vikten av cysteinmolekylen för att styra tillväxten av ordnade kristallina strukturer. Som ett bidrag till vetenskapen, han noterar att metoden kommer att möjliggöra framtida arbete med deponering av beställda filmer av andra viktiga material såsom halvledare och katalysatorer på organiska självmonterade monolager. Metoden kan också visa sig minimera effekterna av gallermissanpassning som ibland begränsar epitaxial, eller kristallint, tillväxt.

Andra Missouri S&T-forskare i teamet inkluderar Dr. Avishek Banik, en postdoktoral forskare i kemi; Dr Eric Bohannan, en senior forskningsspecialist vid S&T:s materialforskningscenter; och Bin Luo, en doktorand i kemi.

Teamets resultat kommer att publiceras i det kommande numret av American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry C och finns nu online i studien, "Epitaxiell elektroavsättning av Cu(111) på ett L-cystein självmonterat monolager på Au(111) och epitaxiellt lyft av enkristallliknande CuFoils för flexibel elektronik."