โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

เสื้อโค้ทที่ทนทานสำหรับซิลิคอน

Anonim

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Supercritical ให้โมเลกุลการป้องกันกับพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์

การโฆษณา


วิธีง่ายๆในการทำสีเขียวที่ใช้เคลือบป้องกันกับสารกึ่งตัวนำอาจช่วยในการพัฒนาวัสดุเหล่านี้สำหรับการใช้งานหลายประเภทตั้งแต่แบตเตอรี่จนถึงไบโอเซนเซอร์

ซิลิคอนเป็นชั้นออกไซด์บนผิวของมันเมื่อสัมผัสกับอากาศหรือความชื้นซึ่งอาจทำให้คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ลดลง การเพิ่ม 'ผิว' ของโมเลกุลไปยังซิลิคอนสามารถเป็นอุปสรรคทางกายภาพที่ช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน แต่การสร้าง monolayers เหล่านี้อาจยุ่งยากหากต้องการบรรยากาศที่เฉื่อยและเวลาในการประมวลผลนานหรือต้องการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่อาจเป็นอันตราย

สถาบันวิจัยและวิศวกรรมวัสดุสิงคโปร์และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาวิธีการใหม่ ๆ ในการส่งโมเลกุลการป้องกันโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะแวดล้อมแบบ supercritical (scCO 2 ) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกเปลี่ยนเป็น scCO 2 ภายใต้ความกดดันสูงเมื่อกลายเป็นของเหลวที่ไหลเวียนได้โดยอัตโนมัติซึ่งไม่เกี่ยวกับทางเคมีราคาถูกและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าตัวทำละลายแบบเดิม

นักวิจัยได้ใช้ scCO 2 เพื่อนำโมเลกุลที่เรียกว่า alkylthiols ซึ่งมีโซ่คาร์บอนยาวที่มีอะตอมของกำมะถันอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง กำมะถันสร้างความผูกพันกับซิลิคอนในขณะที่กลุ่มคาร์บอนที่ขับไล่น้ำทำให้ผิวแน่นบนพื้นผิวของซิลิคอน

ในการทาเคลือบพวกเขาใช้ alkylthiols ที่มีอะตอมของอะตอมระหว่าง 7 ถึง 18 อะตอมเพื่อเคลือบซิลิกอนเจอร์เมเนียมและซิลิคอน แต่ละขั้นตอนใช้เวลาไม่กี่ชั่วโมงและผลิต monolayers ระหว่าง 1.6 nanometers และ 2.3 nanometers หนาที่ป้องกันการสึกหรอและน้ำ repelled พบว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับโซ่ alkylthiol ที่ยาวที่สุด

monolayers ยังป้องกันพื้นผิวจากออกซิเจนมานานกว่า 50 วัน; ที่เตรียมโดยใช้ตัวทำละลายทั่วไปมักจะมีเสถียรภาพน้อยกว่าเจ็ดวัน "เสถียรภาพที่เพิ่มขึ้นคาดว่าจะได้ แต่ความมั่นคงในระยะยาวดังกล่าวเป็นเรื่องที่น่าแปลกใจ" Puniredd กล่าว

กำลังได้รับการทดสอบสำหรับสายนาโนซิลิคอนสำหรับการใช้งานทางชีววิทยาหลายประเภทรวมทั้งไบโอเซนเซอร์และพื้นผิวที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย ถึงแม้ว่าความเสียหายที่บอบบางและเสียหายได้ง่ายจากวิธีการสร้าง monolayer แบบอื่น ๆ ซิลิคอนนาโนเมอร์ยังไม่เสียหายจากกระบวนการ scCO 2 ทำให้นักวิจัยสามารถทดสอบว่าพวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ตับของมนุษย์ได้อย่างไร สารเหล่านี้ได้รับการปกป้องโดยคาร์บอนไดออกไซด์ 18 คาร์บอนช่วยลดการเจริญเติบโตของเซลล์บนสายนาโนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับลวดนาโนที่ไม่มีการป้องกันหรือพื้นผิวซิลิกอนแบน นี่อาจเป็นเพราะโปรตีนของเซลล์ไม่สามารถยึดติดกับโซ่คาร์บอนยาวของ monolayer ได้

"เทคโนโลยี scCO 2 นี้สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับการดัดแปลงพื้นผิวอนินทรีย์หลายชนิดได้" "เทคโนโลยีนี้ไม่เพียง แต่ปรับขนาดได้ แต่ยังช่วยเพิ่มคุณภาพและความเสถียรของฟิล์มได้อีกด้วยซึ่งอาจทำให้เกิดตัวทำละลายอินทรีย์หลายพันล้านปอนด์ซึ่งใช้ทุกปีในการผลิตแผ่นฟิล์มบาง ๆ และการทำความสะอาด"

นักวิจัยจาก A * STAR ที่ร่วมวิจัยครั้งนี้มาจากสถาบันวัสดุการวิจัยและวิศวกรรม สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวิจัยของทีมกรุณาเยี่ยมชมเว็บไซท์ของ Materials Processing & Characterization (ลิงค์ด้านล่าง)

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดเตรียมโดย สำนักวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการวิจัย (A * STAR) หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Bhavesh Bhartia, Sreenivasa เรดดี้ Puniredd, Sundaramurthy Jayaraman, Chinnasamy Gandhimathi, Mohit ชาร์เยน - เชี่ยน Kuo เจีย - เฉินเฉิน Venugopal Jayarama เรดดี้ Cedric Troadec Madapusi Palavedu Srinivasan การยึดติดอย่างมีเสถียรภาพสูงของไทวอลโมโนไวเซอร์กับไฮโดรเจนที่ปลดออกจาก Si ด้วย Supercritical Carbon Dioxide: สู่พื้นผิว Hydrophobic และ Bioresistant ACS วัสดุประยุกต์และการเชื่อมต่อ, 2016; 8 (37): 24933 DOI: 10.1021 / acsami.6b06018