Forskare vid Rensselaer Polytechnic Institute har utvecklat en ny, ultraenkel metod för att göra lager av guld som bara mäter en miljarddels meter tjocka. Processen, som inte kräver någon sofistikerad utrustning och fungerar på nästan vilken yta som helst, inklusive kiselwafers, kan få viktiga konsekvenser för nanoelektronik och halvledartillverkning.

Sang-Kee Eh, biträdande professor vid institutionen för fysik, Tillämpad fysik, och astronomi vid Rensselaer, och doktorand Matthew N. Martin infunderade flytande toluen - ett vanligt industriellt lösningsmedel - med guldnanopartiklar. Nanopartiklarna bildar en platt, tätt packat lager av guld på ytan av vätskan där den möter luft. Genom att lägga en droppe av denna guldinfunderade vätska på en yta, och väntar på att toluenen ska avdunsta, forskarna kunde framgångsrikt belägga många olika ytor - inklusive en 3-tums kiselskiva - med ett monolager av guldnanopartiklar.

"Det har skett enorma framsteg under de senaste åren i den kemiska syntesen av kolloidala nanopartiklar. att tillverka en monolagerfilm av nanopartiklar som är rumsligt enhetlig på alla längdskalor - från nanometer till millimeter - visar sig fortfarande vara en ganska utmaning, " sa Eah. "Vi hoppas att vår nya ultraenkla metod för att skapa monolager kommer att inspirera andra forskare och ingenjörers fantasi för ständigt bredare tillämpningar av guldnanopartiklar."

Se en videodemonstration av denna nya tillverkningsprocess på:

Resultat av studien, med titeln "Laddade guldnanopartiklar i opolära lösningsmedel:10-minuters syntes och 2-D självmontering, " publicerades nyligen i tidskriften Langmuir .

Medan andra syntesmetoder tar flera timmar, denna nya metod syntetiserar guldnanopartiklar kemiskt på bara 10 minuter utan behov av någon eftersyntesrengöring, Ea sa. Dessutom, guld nanopartiklar skapade på detta sätt har den speciella egenskapen att laddas på opolära lösningsmedel för 2-D självmontering.

Tidigare, 2-D självmontering av guldnanopartiklar i en toluendroppe rapporterades med överskott av ligander, vilket saktar ner och komplicerar självmonteringsprocessen. Detta krävde att de icke-flyktiga överskottsliganderna avlägsnades i ett vakuum. I kontrast, Eahs nya metod säkerställer att guldnanopartiklar flyter till ytan av toluendroppen på mindre än en sekund, utan behov av vakuum. Det tar sedan bara några minuter för toluendroppen att avdunsta och lämna kvar guldmonoskiktet.

"Utvidgningen av denna droppe 2-D självmonteringsmetod till andra typer av nanopartiklar, såsom magnetiska och halvledande partiklar, är utmanande men har mycket potential, " sa Eah. "Enskiktsfilmer av magnetiska nanopartiklar, till exempel, är viktiga för applikationer för magnetisk datalagring. Vår nya metod kanske kan hjälpa till att informera om nya och spännande applikationer."