Wetenschappers ontwikkelen innovatieve techniek voor zelfassemblerende elektronische en opto-elektronische apparaten met vloeibaar metaal.

AmsterdamOnderzoekers van de North Carolina State University hebben een innovatieve methode ontwikkeld voor het maken van zelfassemblerende elektronische apparaten. Deze nieuwe benadering maakt de productie van elektronische onderdelen zoals diodes en transistors sneller en goedkoper dan traditionele methoden, die vaak langzaam zijn en defecte chips opleveren. Deze techniek, de zogeheten 'directed metal-ligand' (D-Met) reactie, zou de weg kunnen banen voor de ontwikkeling van geavanceerdere elektronische apparaten in de toekomst.

De D-Met techniek maakt gebruik van vloeibare metaaldeeltjes uit een legering die bekendstaat als Field's metal, bestaande uit indium, bismut en tin. Hier is een eenvoudige uitleg van de werking.

Vloeibare metaaldeeltjes worden naast een op maat gemaakte mal geplaatst. Een oplossing die koolstof- en zuurstofhoudende moleculen, genaamd liganden, bevat, wordt toegevoegd. Deze liganden onttrekken ionen uit het vloeibare metaal en schikken ze in een ingewikkeld, driedimensionaal patroon. Wanneer de vloeistof verdampt, pakken deze structuren zich dicht op, waardoor er een hoog-geordend patroon ontstaat.

Deze techniek is zeer veelzijdig. Door de grootte van de mal, het type vloeistof en de snelheid van verdamping aan te passen, kunnen onderzoekers de halfgeleiderstructuren nauwkeurig beheersen. Deze mogelijkheid tot maatwerk stelt hen in staat om opto-elektronische apparaten te vervaardigen, omdat het proces de bandgap van de halfgeleider kan aanpassen en deze gevoelig kan maken voor licht.

Lees ook:

Vandaag · 17:03

Hersenen ontrafeld: nieuwe ontdekkingen over spraak en hallucinaties bij schizofrenie onderzocht

De methode maakt gebruik van grafeenlagen om halfgeleidermetaaloxiden te bedekken, wat helpt hun eigenschappen aan te passen voor betere apparaatprestaties. Door de toevoeging van bismut worden deze materialen lichtgevoelig, wat nuttig kan zijn voor lichtsensoren en zonne-energieapparaten.

Dit onderzoek heeft aanzienlijke gevolgen. Het draagt bij aan het verlagen van de kosten en vermindert verspilling in de productie. Bovendien maakt D-Met het mogelijk om elektronische materialen op grote schaal te vervaardigen, iets wat eerder niet haalbaar was vanwege technische en financiële beperkingen. Deze methode sluit goed aan bij de industriële trend naar kleinere en efficiëntere ontwerpen.

Vooruitstrevende technologie kan de productie van halfgeleiders revolutioneren en leiden tot geavanceerdere apparaten zoals 3D-chips. Onderzoekers Martin Thuo, Julia Chang en hun team verkennen zowel de huidige toepassingen als toekomstige mogelijkheden, zoals het integreren van zelf-assemblerende apparaten in consumentenelektronica en nieuwe computertechnologieën. Hun werk, dat gefinancierd wordt door de Nationale Wetenschapsstichting, wijst op een aanzienlijke verandering in de productie van elektronica.