Forskare vid Japans Nagoya University och National Institute for Materials Vetenskap har funnit att en enkel metod med en droppe är billigare och snabbare för att kakla ihop funktionella nanoark i ett enda lager. Om processen, beskrivs i journalen ACS Nano , kan skalas upp, det kan främja utvecklingen av nästa generations oxidelektronik.

"Droppgjutning är en av de mest mångsidiga och kostnadseffektiva metoderna för att deponera nanomaterial på en fast yta, " säger materialforskaren Minoru Osada vid Nagoya University, studiens motsvarande författare. "Men det har allvarliga nackdelar, en är den så kallade kafferingeffekten:ett mönster som lämnas av partiklar när vätskan de är i avdunstar. Vi hittade, till vår stora förvåning, att kontrollerad konvektion av en pipett och en kokplatta orsakar enhetlig avsättning snarare än det ringliknande mönstret, föreslår en ny möjlighet för drop casting."

Processen Osada beskriver är förvånansvärt enkel, speciellt jämfört med för närvarande tillgängliga kakeltekniker, vilket kan bli dyrt, tidskrävande, och slösaktigt. Forskarna fann att släppa en lösning innehållande 2-D nanosheets med en enkel pipett på ett substrat som värmts upp på en värmeplatta till en temperatur av cirka 100°C, följt av avlägsnande av lösningen, gör att nanoarken samlas på cirka 30 sekunder för att bilda ett kakelliknande lager.

Analyser visade att nanoskivorna var jämnt fördelade över substratets yta, med begränsade luckor. Detta är förmodligen ett resultat av ytspänning som driver hur partiklar sprids, och formen på den avsatta droppen förändras när lösningen avdunstar.

Forskarna använde processen för att deponera partikellösningar av titandioxid, kalciumniobat, ruteniumoxid, och grafenoxid. De provade också olika storlekar och former av en mängd olika substrat, inklusive kisel, kiseldioxid, kvartsglas, och polyetylentereftalat (PET). De fann att de kunde kontrollera lösningens ytspänning och förångningshastighet genom att tillsätta en liten mängd etanol.

Vidare, teamet använde framgångsrikt denna process för att deponera flera lager av kaklade nanoark, tillverka funktionella nanobeläggningar med olika funktioner:ledande, halvledande, isolerande, magnetiska och fotokromiska.