Pesquisadores de engenharia desenvolveram um processo de impressão 2D usando metais líquidos que, segundo eles, poderia criar novas maneiras de criar hardware de computação mais avançado e energeticamente eficiente, fabricado em nanoescala.



O processo ocorre em meio à crescente demanda mundial por dispositivos de memória, que requerem quantidades significativas de energia para serem produzidos e usados.

"Reduzir a temperatura na qual o zircônio e o háfnio se tornam líquidos é crucial para o desenvolvimento de dispositivos elétricos de baixo custo, já que é necessária muito menos energia", disse o Dr. Mohammad Ghasemian, principal autor do estudo da Escola de Engenharia Química e Biomolecular.

Desenvolvido por engenheiros da Universidade de Sydney e publicado em Small , os pesquisadores primeiro combinaram estanho, zircônio e háfnio em uma proporção precisa. Isso permitiu que a liga fosse fundida abaixo de 500 °C, muito abaixo dos pontos de fusão individuais do zircônio (1.852 °C) e do háfnio (2.227 °C).

A liga de metal líquido possui uma fina camada de óxido ou 'crosta' enquanto mantém um centro líquido. É usado para colher nanofolhas ultrafinas de óxido de estanho dopadas com óxido de háfnio e zircônio.

"O estanho é abundante, de baixo custo e pode ser usado em larga escala para a fabricação de semicondutores, transistores e chips de memória críticos", disse o Dr. Ghasemian.

"Embora o óxido de háfnio e zircônio seja um material ferroelétrico bem conhecido usado em aplicações em nanoescala, como dispositivos de memória e sensores, a obtenção de nanofolhas usando técnicas convencionais é difícil e cara", disse ele.

A aplicação da liga de estanho-zircônio-háfnio permitiu que a equipe coletasse a camada nanofina de óxido de estanho dopada com óxido de háfnio e zircônio por meio de esfoliação - levantando-a de sua superfície líquida - para que pudesse ser impressa em 2D em um substrato como nanofolhas ferroelétricas. Essas folhas são projetadas para formar a base do hardware de computação da próxima geração, de semicondutores a chips de memória.

“Pense nisso como uma bola de gude coberta de tinta”, disse Ghasemian. “A liga é como um solvente que nos permite remover a tinta e depois utilizá-la para impressão. Nosso processo nos permite colher essa preciosa camada de crosta e transformá-la em folhas ultrafinas, que são então utilizadas na fabricação de eletrônicos.”

"Poderia ser uma nova fonte de materiais 2D funcionais que não são acessíveis por métodos convencionais. Este processo nos permite introduzir ferroeletricidade em óxidos metálicos 2D muito menores, permitindo o desenvolvimento de nanoeletrônica de próxima geração em baixas temperaturas."

Mais informações: Mohammad B. Ghasemian et al, Dopagem de metal líquido induzida assimetria em óxidos metálicos bidimensionais, pequenos (2024). DOI:10.1002/smll.202309924
Informações do diário: Pequeno

Fornecido pela Universidade de Sydney