Forskare vid University of Chicago och Argonne National Laboratory har upptäckt ett nytt sätt att exakt mönstra nanomaterial som kan öppna en ny väg till nästa generation av vardagliga elektroniska enheter.

Den nya forskningen, publicerad 28 juli i Vetenskap , förväntas göra sådana material lätt tillgängliga för eventuell användning i allt från LED -skärmar till mobiltelefoner till fotodetektorer och solceller. Även om nanomaterial är lovande för framtida enheter, sätt att bygga in dem i komplexa strukturer har varit begränsade och småskaliga.

"Detta är ett steg som krävs för att flytta kvantprickar och många andra nanomaterial från experimentella konceptförsök till verklig teknik som vi kan använda, "sa medförfattaren Dmitri Talapin, professor i kemi vid UChicago och forskare vid Center for Nanoscale Materials i Argonne. "Det utvidgar verkligen våra horisonter."

Grunden för modern databehandling är en liten switch som kallas transistorn, tjänade miljarder åt gången med en teknik som kallas fotolitografi. Denna process, vilket har gjort smartphones billiga och allestädes närvarande, huggar en stencil ur ett lager av organisk polymer genom att lägga en mönstrad "mask" och belysa den med ultraviolett ljus. När det nya materialet har deponerats ovanpå, polymerstencilen lyfts av för att avslöja mönstret. Flera omgångar med sådan mönsterbildning bygger en miniatyrtransistor på materialet.

Men metoden har sina begränsningar. Endast ett fåtal material kan mönstras på detta sätt; det utvecklades ursprungligen för kisel, och när kiselhalvårets regeringstid över elektroniken når sitt slut, forskare ser fram emot nästa material.

En sådan väg av intresse är nanomaterial - små kristaller av metaller eller halvledare. I denna skala, de kan ha unika och användbara egenskaper, men det har varit svårt att tillverka enheter av dem.

Den nya tekniken, kallas DOLFIN, gör olika nanomaterial direkt till "bläck" i en process som kringgår behovet av att lägga ner en polymerstencil. Talapin och hans team utformade noggrant kemiska beläggningar för enskilda partiklar. Dessa beläggningar reagerar med ljus, så om du lyser genom en mönstrad mask, ljuset kommer att överföra mönstret direkt till lagret av nanopartiklar nedan - koppla dem till användbara enheter.

"Vi fann att kvaliteten på mönstren var jämförbar med dem som gjorts med toppmoderna tekniker, "sade huvudförfattaren Yuanyuan Wang, postdoktor vid UChicago. "Den kan användas med ett brett utbud av material, inklusive halvledare, metaller, oxider eller magnetiska material - allt vanligt vid elektroniktillverkning. "