Ingen mer felbenägen avdunstning, droppgjutning eller tryckning:Forskare vid LMU München och FSU Jena har utvecklat organiska halvledarnanoark, som enkelt kan tas bort från ett odlingssubstrat och placeras på andra substrat.

Dagens datorprocessorer är sammansatta av miljarder transistorer. Dessa elektroniska komponenter består normalt av halvledarmaterial, isolator, substrat, och elektrod. En dröm för många forskare är att ha vart och ett av dessa element tillgängliga som överförbara ark, vilket skulle göra det möjligt för dem att designa nya elektroniska enheter helt enkelt genom att stapla.

Detta har nu blivit verklighet för det organiska halvledarmaterialet pentacen:Dr Bert Nickel, en fysiker vid LMU München, och professor Andrey Turchanin (Friedrich Schiller University Jena), tillsammans med sina lag, ha, för första gången, lyckats skapa mekaniskt stabila pentacen nanosheets.

Forskarna beskriver sin metod i tidskriften Avancerade material . De täcker först en liten kiselskiva med ett tunt lager av en vattenlöslig organisk film och avsätter pentacenmolekyler på den tills ett lager som är ungefär 50 nanometer tjockt har bildats. Nästa steg är avgörande:genom bestrålning med lågenergielektroner, de översta tre till fyra nivåerna av pentacenmolekylära skikt är tvärbundna, bildar ett "skinn" som bara är cirka fem nanometer tjockt. Detta tvärbundna skikt stabiliserar hela pentacenfilmen så bra att den kan tas bort som ett ark från en kiselskiva i vatten och överföras till en annan yta med en vanlig pincett.

Förutom möjligheten att överföra dem, de nya halvledarnanoskivorna har andra fördelar. Den nya metoden kräver inga potentiellt störande lösningsmedel, till exempel. Dessutom, efter avsättning, nanoarket fäster stadigt vid de elektriska kontakterna av van der Waals krafter, vilket resulterar i ett lågt kontaktmotstånd hos de slutliga elektroniska enheterna. Sist men inte minst, organiska halvledarnanoark kan nu deponeras på betydligt mer tekniskt relevanta substrat än hittills.

Av särskilt intresse är den extremt höga mekaniska stabiliteten hos de nyutvecklade pentacen nanoskivorna, vilket gör att de kan appliceras som fristående nanomembran på perforerade substrat med dimensioner på tiotals mikrometer. Det motsvarar att spänna över en 25-meters bassäng med plastfolie. "Dessa praktiskt taget fritt upphängda halvledare har stor potential, " förklarar Nickel. "De kan nås från två sidor och kan anslutas genom en elektrolyt, vilket skulle göra dem idealiska som biosensorer, till exempel". "En annan lovande tillämpning är deras implementering i flexibel elektronik för tillverkning av enheter för viktig datainsamling eller produktion av displayer och solceller, " säger Turchanin.