University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering forskare har uppfunnit en billigare, säkrare, och enklare teknik som gör att en "envis" grupp av metaller och metalloxider kan göras till tunna filmer som används i många elektronik, datorkomponenter, och andra applikationer.

Forskningen publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

Forskarna arbetade med University of Minnesotas Technology Commercialization Office för att patentera tekniken och har redan fått intresse från industrin.

Många metaller och deras föreningar måste göras till tunna filmer innan de kan användas i tekniska produkter som elektronik, skärmar, bränsleceller, eller katalytiska tillämpningar. "Envisa" metaller, dock – som inkluderar element som platina, iridium, rutenium, och volfram, bland annat – är mycket svåra att omvandla till tunna filmer eftersom de kräver extremt höga temperaturer (vanligtvis mer än 2, 000 grader Celsius) för att avdunsta.

Vanligtvis, forskare syntetiserar dessa metallfilmer med hjälp av tekniker som sputtering och elektronstråleavdunstning. Den senare består av att smälta och förånga metaller vid höga temperaturer och låta en film bildas ovanpå wafers. Men, denna konventionella metod är mycket dyr, använder mycket energi, och kan också vara osäker på grund av den höga spänningen som används.

Nu, Forskare från University of Minnesota har utvecklat ett sätt att avdunsta dessa metaller vid betydligt lägre temperaturer, färre än 200 grader Celsius istället för flera tusen. Genom att designa och lägga till organiska ligander - kombinationer av kol, väte, och syreatomer - till metallerna, forskarna kunde avsevärt öka materialens ångtryck, vilket gör dem lättare att avdunsta vid lägre temperaturer. Inte bara är deras nya teknik enklare, men det gör också material av högre kvalitet som är lätt skalbara.

"Förmågan att göra nya material med lätthet och kontroll är avgörande för övergången till en ny era av energiekonomi, sa Bharat Jalan, studiens seniorförfattare, en expert på materialsyntes, och en docent och Shell-ordförande vid University of Minnesota Department of Chemical Engineering and Materials Science (CEMS). "Det finns redan en historisk koppling mellan innovationen inom syntesvetenskap och utvecklingen av ny teknik. Miljontals dollar går åt till att tillverka material för olika applikationer. Nu, vi har tagit fram en enklare och billigare teknik som möjliggör bättre material med atomär precision."

Dessa metaller används för att tillverka otaliga produkter, från halvledare för datortillämpningar till bildskärmsteknik. Platina, till exempel, är också en utmärkt katalysator för energiomvandling och lagring och håller på att undersökas för användning i spintroniska enheter.

"Att sänka kostnaderna och komplexiteten för metalldeponering samtidigt som det möjliggör avsättning av mer komplexa material som oxider kommer att spela en stor roll i både industriella och forskningsinsatser, sa William Nunn, en doktorand i kemiteknik och materialvetenskap vid University of Minnesota, tidningens första författare, och en mottagare av avdelningens Robert V. Mattern Fellowship. "Nu när det blir lättare att deponera dessa metaller som platina, vi hoppas se ett förnyat intresse för de mer komplexa materialen som innehåller dessa envisa metaller."