p Um grupo de pesquisa do NIMS desenvolveu uma nova técnica para sintetizar filmes monocamada compostos de materiais bidimensionais bem ladrilhados, como nanofolhas de óxido e grafeno, nas superfícies do substrato em apenas um minuto. p Um grupo de pesquisa NIMS liderado por Takayoshi Sasaki desenvolveu uma nova técnica para sintetizar filmes de monocamada compostos de materiais bidimensionais bem ladrilhados, como nanofolhas de óxido e grafeno, nas superfícies do substrato em aproximadamente um minuto. A técnica pode facilitar a produção industrial de vários dispositivos baseados em nanosheet, pois oferece uma alternativa mais simples e rápida para o convencional, procedimentos complicados de fabricação de filmes.

p Os materiais bidimensionais finais de espessura em escala atômica ou molecular - representados por nanofolhas de grafeno e óxido - possuem uma série de propriedades extremamente desejáveis ​​(por exemplo, alta condutividade, propriedades dielétricas e catalíticas elevadas). Por esta razão, seu potencial para trazer inovação tecnológica em uma ampla gama de campos, incluindo eletrônicos, a tecnologia ambiental e energética foi muito esperada, tornando-os objeto de esforços ativos de P&D em todo o mundo. Muitos materiais bidimensionais foram produzidos na forma coloidal (isto é, materiais em folha com larguras dentro da faixa do micrômetro, dispersos em soluções). A fim de aproveitar ao máximo as propriedades desses materiais para aplicações de dispositivos, um primeiro passo importante é organizá-los de maneira ordenada - como cartas de jogar - nas superfícies de vários materiais básicos. Em outras palavras, é fundamental desenvolver uma técnica para eliminar lacunas e sobreposições entre nanofolhas dispostas em filmes de monocamada. Uma vez que um filme monocamada pode ser sintetizado com sucesso, será possível sintetizar filmes multicamadas e filmes super-rede repetindo o processo de síntese de filmes monocamada. Essa abordagem pode levar ao desenvolvimento de dispositivos com diversas funções. Atualmente, o método Langmuir-Blodgett (LB) é geralmente usado para sintetizar monocamadas compostas de nanofolhas bem ladrilhadas. Contudo, este método não é prático para produção em escala industrial, pois requer manipulação habilidosa e condições complexas. Além disso, a fabricação de filmes usando este método normalmente leva cerca de uma hora. Por causa desses problemas, há uma forte demanda para o desenvolvimento de sistemas mais simples, técnicas de fabricação de filmes mais rápidas e práticas industrialmente.

p O grupo de pesquisa conseguiu usar um procedimento simples de revestimento giratório para sintetizar um filme monocamada composto de nanofolhas ladrilhadas em aproximadamente um minuto - muito mais rapidamente do que o método LB Especificamente, o grupo aplicou uma pequena quantidade de uma suspensão orgânica contendo nanofolhas de óxido ou grafeno sobre uma superfície de substrato e revestiu o substrato por rotação em velocidades de rotação apropriadas. A combinação equilibrada de força centrífuga gerada pelo substrato em rotação e a força existente entre as nanofolhas e a superfície do substrato evita que as nanofolhas se sobreponham ou formem lacunas, resultando na formação de filmes de monocamada lisa no nível atômico. O grupo confirmou ainda que a repetição deste procedimento de revestimento permite que as nanofolhas sejam progressivamente dispostas em camadas em filmes multicamadas; Portanto, a espessura do filme pode ser controlada em incrementos da espessura da nanofolha. Além disso, o grupo verificou que esta técnica é aplicável a materiais bidimensionais variando em composição e estrutura, e pode ser usado para fabricar filmes nas superfícies de substratos que variam em forma, tamanho e material. Portanto, esta técnica de fabricação de filme pode ser considerada muito versátil.

p Neste estudo, o grupo conseguiu sintetizar filmes compostos de nanofolhas bidimensionais bem ladrilhadas usando um mecanismo completamente novo. Deste ponto de vista, a realização é valiosa e academicamente nova. Além disso, a técnica permite a fabricação rápida e fácil de monocamadas e multicamadas compostas de nanofolhas bem ladrilhadas - um processo vital na aplicação de materiais de nanofolhas. Portanto, o desenvolvimento da técnica pode ser visto como um avanço ao colocar em prática a produção industrial de dispositivos baseados em nano-folhas.

p Parte deste estudo foi apoiado pelo projeto MEXT Grant-in-Aid para uma Pesquisa Científica (A) intitulado "Pioneirismo de novas funções de nanofolhas inorgânicas bidimensionais através da formação de heteroestruturas multicamadas."

p Este estudo foi publicado na versão online do Avanços da Ciência .