p Um grupo de pesquisa formado pelo Dr. Takayoshi Sasaki, NIMS Fellow, Dr. Tatsuo Shibata, pesquisador de pós-doutorado, e outros colaboradores do Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais do Instituto Nacional de Ciência de Materiais desenvolveram com sucesso uma nova tecnologia para permitir o crescimento orientado de filmes finos de óxido de perovskita de alta qualidade, que são materiais funcionais importantes, na orientação preferida selecionada em qualquer tipo de substrato, como um substrato de vidro. p Muitos dos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos avançados ao nosso redor incorporaram componentes usando filmes finos cristalinos feitos de vários materiais funcionais que desempenham um papel importante para que os dispositivos alcancem suas funções. Óxidos de perovskita, como tipificado pelo titanato de bário, representam uma classe de materiais funcionais que fornecem características úteis, como ferroeletricidade e piezoeletricidade, e eles são amplamente aplicados a MEMS, sensores e memória. Essas características dependem fortemente de fatores como a orientação do cristal, cristalinidade e grau de orientação. Portanto, o controle do crescimento dos filmes finos representa um desafio decisivo. Uma escolha comum para cultivo de alta qualidade, filmes finos cristalinos bem orientados são o crescimento epitaxial que usa substratos de cristal único com uma estrutura de cristal semelhante à do cristal alvo. Contudo, o alto custo e as limitações de tamanho associadas ao método impedem uma aplicação mais ampla. O desenvolvimento de uma tecnologia que permitirá o crescimento de cristais de alta qualidade bem orientados em um substrato barato e convencional, como vidro e plásticos, foi ansiosamente aguardado.

p O grupo de pesquisa fez uso de uma biblioteca de nanofolhas inorgânicas, que são substâncias semelhantes ao grafeno obtidas pela esfoliação de um composto em camadas em camadas individuais. Da Biblioteca, o grupo selecionou três tipos de nanofolhas de óxido que eram compatíveis com a estrutura da orientação desejada, e os montou na superfície de um vidro ou outro substrato usando um processo de solução, eliminando sobreposições e lacunas, tanto quanto possível, para formar uma camada inferior ultrafina (camada de semente) com uma espessura de cerca de 1 nanômetro. Uma fina camada cristalina de óxido do tipo perovskita foi depositada na camada inferior por um processo de fase de vapor. Como resultado, o grupo teve sucesso no crescimento de filmes finos enquanto controlava suas orientações para o (100), (110) e (111) orientações, que são as principais orientações usadas para cristais de perovskita, para corresponder estruturalmente à rede bidimensional das respectivas nanofolhas. Esta técnica mostrou claramente uma vantagem adicional de permitir o crescimento de cristal com um maior grau de liberdade do que nas técnicas convencionais, porque ao contrário de uma superfície de substrato de cristal único comum, nanofolhas não têm vínculos pendentes. Os filmes finos obtidos mostraram duas vezes ou mais desempenho dielétrico maior do que os filmes finos não orientados, demonstrando a eficácia desta técnica do aspecto do aprimoramento funcional.

p O resultado desta pesquisa tornou possível o crescimento de filmes finos de óxido de perovskita, que são materiais funcionais importantes, enquanto controlam suas orientações, revestindo a superfície do substrato com uma nanofolha, que pode ser considerado um "papel de parede estampado com uma espessura de nível nano". Uma vez que esta nova técnica é econômica e altamente universal, pois permite o uso de substratos convencionais, como vidro e plásticos que não poderiam ser usados ​​antes, e que a nanofolha pode ser revestida na superfície do substrato por um processo de solução à temperatura ambiente, poderia ter efeitos propagadores substanciais e trazer inovação tecnológica em aplicações para MEMS e sensores.

p Esta pesquisa foi realizada como parte do projeto de pesquisa " Desenvolvimento de Nanomateriais / Processos de Fabricação para Eletrônica de Próxima Geração Usando Nanofolhas Inorgânicas "(Líder do Projeto:Takayoshi Sasaki) no" Estabelecimento de Tecnologia de Fabricação Inovadora Baseada em Nanotecnologia “Área de Pesquisa do Núcleo de Pesquisa Evolutiva Ciência E Programa de Tecnologia (CREST) ​​da Agência de Ciência e Tecnologia do Japão (JST). Este resultado será publicado em breve em Journal of Materials Chemistry C (Royal Society of Chemistry).