Forskare inom AMBER, Science Foundation Irlands finansierade materialvetenskapliga forskningscenter som ligger i Trinity College Dublin, har tillverkat tryckta transistorer som helt och hållet består av tvådimensionella nanomaterial för första gången. Dessa 2D-material kombinerar spännande elektroniska egenskaper med potential för billig produktion. Detta genombrott kan låsa upp potentialen för applikationer som livsmedelsförpackningar som visar en digital nedräkning för att varna dig för att förstöra, vinetiketter som varnar dig när ditt vita vin har optimal temperatur, eller till och med en fönsterruta som visar dagens prognos. AMBER -gruppens resultat har publicerats idag i den ledande tidskriften Vetenskap .

Denna upptäckt öppnar vägen för industrin, såsom IKT och läkemedel, att billigt skriva ut en mängd elektroniska apparater från solceller till lysdioder med applikationer från interaktiva smarta mat- och drogtiketter till nästa generations sedelsäkerhet och e-pass.

Professor Jonathan Coleman, som är utredare vid AMBER och Trinity's School of Physics, sa, "I framtiden, tryckta enheter kommer att införlivas i även de mest vardagliga föremål som etiketter, affischer och förpackningar. Tryckta elektroniska kretsar (konstruerade från de enheter vi har skapat) gör att konsumentprodukter kan samlas, bearbeta, visa och överföra information:till exempel mjölkkartonger kan skicka meddelanden till din telefon som varnar för att mjölken håller på att bli föråldrad.

Vi tror att 2D -nanomaterial kan konkurrera med det material som för närvarande används för tryckt elektronik. Jämfört med andra material som används inom detta område, våra 2D -nanomaterial har förmågan att ge mer kostnadseffektiva och högre prestanda tryckta enheter. Dock, medan det senaste decenniet har understrukit potentialen för 2D -material för en rad elektroniska applikationer, bara de första stegen har tagits för att visa sitt värde inom tryckt elektronik. Denna publikation är viktig eftersom den visar att genomföra, halvledande och isolerande 2D -nanomaterial kan kombineras tillsammans i komplexa enheter. Vi ansåg att det var kritiskt viktigt att fokusera på utskriftstransistorer eftersom de är de elektriska omkopplarna som är kärnan i modern databehandling. Vi tror att detta arbete öppnar vägen för att skriva ut en hel mängd enheter enbart från 2D -nanosheets. "

Leds av prof Coleman, i samarbete med grupperna av prof Georg Duesberg (AMBER) och prof. Laurens Siebbeles (TU Delft, Nederländerna), laget använde standardutskriftstekniker för att kombinera grafen -nanoskikt som elektroderna med två andra nanomaterial, volfram diselenid och bornitrid som kanal och separator (två viktiga delar av en transistor) för att bilda en heltryckt, all-nanosheet, fungerande transistor.

Utskrivbar elektronik har utvecklats under de senaste trettio åren baserat främst på tryckbara kolbaserade molekyler. Även om dessa molekyler lätt kan förvandlas till tryckbara bläck, sådana material är något instabila och har välkända prestandabegränsningar. Det har varit många försök att överträffa dessa hinder med hjälp av alternativa material, såsom kolnanorör eller oorganiska nanopartiklar, men dessa material har också visat begränsningar i antingen prestanda eller tillverkningsbarhet. Även om prestanda för tryckta 2D -enheter ännu inte kan jämföras med avancerade transistorer, teamet tror att det finns ett brett utrymme att förbättra prestanda utöver den nuvarande toppmoderna för tryckta transistorer.

Möjligheten att skriva ut 2D -nanomaterial baseras på prof. Colemans skalbara metod att producera 2D -nanomaterial, inklusive grafen, bornitrid, och volfram diselenid nanosheets, i vätskor, en metod han har licensierat till Samsung och Thomas Swan. Dessa nanoskikt är platta nanopartiklar som är några nanometer tjocka men hundratals nanometer breda. Kritiskt, nanoskikt tillverkade av olika material har elektroniska egenskaper som kan leda, isolerande eller halvledande och inkluderar alla byggstenar för elektronik. Flytande bearbetning är särskilt fördelaktig genom att det ger stora mängder högkvalitativa 2D -material i en form som är lätt att bearbeta till bläck. Professor Colemans publikation ger möjlighet att skriva ut kretsar till extremt låg kostnad, vilket kommer att underlätta en rad applikationer från animerade affischer till smarta etiketter.