Нанотрубки превратили в штампы для печати электронных схем

Нанотрубки превратили в штампы для печати электронных схем

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали высокоточный метод печати электронных схем на твердых и гибких поверхностях. Для этого разработчики используют штампы из углеродных нанотрубок и электропроводящие чернила. Разрешение метода достигает двух-трех микрон — в десятки раз лучше аналогичных способов печати. Описание методики и полученных результатов опубликовано в журнале Science Advances.

По словам создателей, новый метод позволит печатать микроскопические сенсоры и транзисторы для управления работой пикселей на экранах высокого разрешения, а также обеспечит относительно дешевую и быструю промышленную печать электронных поверхностей с интерактивными функциями: например, чашки с индикатором температуры.

Новый метод, по сути, является флексографией, история которой уходит в древний Китай, где была изобретена рельефная печать: иероглифы вырезались на дереве или камне, углубления в форме заполнялись типографской краской, и отпечатки получались при надавливании формой на бумагу. Затем в XIII веке в Европе появилась печать на основе металлических форм — это открытие привело к массовой книгопечати, а изобретение резиновой основы для печатных форм в середине XIX века дало основу современной высококачественной флексографии.

Авторы новой работы предложили улучшить разрешение флексографии в 10 раз с помощью нового вида штампов. Они представляют собой вертикальный массив углеродных нанотрубок, выращенных на кремниевой подложке. Нанотрубки напоминает собой тончайшую полую иглу, толщиной всего несколько нанометров (миллиардных долей метра). Высокая прочность нанотрубок позволяет многократно деформировать их без потери структуры.

По своему строению и принципу работы, штампы похожи на иглы для татуировок, кроме того, что они не прокалывают материал, на котором происходит печать. Чернила — жидкости с наночастицами серебра, оксида цинка или полупроводниковых квантовых точек — удерживаются в штампе между нанотрубками за счет капиллярных сил. Для того чтобы чернила легко проходили в штамп, и массив не терял форму, когда они заканчиваются, наноструктуру покрывают слоем полимера. Когда пропитанный чернилами штамп прижимают к поверхности, «игольчатый» массив слегка деформируется и часть чернил переносится на поверхность.

Ключевым фактором для высокоточной печати является сила, с которой штамп придавливается к поверхности. Если усилие слишком слабое, то из-за неровностей краска попадет не на всю поверхность. Слишком сильное прижатие приведет к растеканию краски и уменьшит разрешение  печати. Инженеры нашли оптимальное давление, необходимое для нанесения ровного 5-50 нанометрового слоя чернил в зависимости от параметров нанотрубок, обрабатываемой поверхности и состава чернил. Для ускорения процесса ученые построили печатную машину с автоматизированным роликом, на которой и проходило тестирование печати. Штамп в ней располагался на специальной пружине под роликом.

Инженеры протестировали нанесенные принты на электропроводимость. После высокотемпературного обжига печатные образцы продемонстрировали высокую проводимость и были готовы для использования в качестве, например, высокопроизводительных прозрачных электродов.

Надежда Бессонова

N+1

Похожие новости:
Нанотрубки повысят эффективность солнечных батарей
Исследователи из Университета Умео в Швеции обнаружили, что контролируемое размещение углеродных нанотрубок в наноструктурах создает огромный толчок в повышении производительности электронных устройств. Их новаторские результаты опубликованы в престижном журнале «Современные материалы» (Advanced Materials). Углеродные нанотрубки - цилиндрические кристаллы, состоящие ..
2014-03-20 1994 0 Технология
0
Материал толщиной в одну молекулу имеет преимущества
Открытие графена, материала толщиной в один атом и обладающего исключительной прочностью и другими свойствами запустило лавину исследований в области его применения, от электроники до оптики и структурных материалов. Но новые исследования полагают, что это было только начало: целое семейство двухмерных материалов ..
2012-08-25 1702 1 Технология
0
Ученые вырастили самые плотные углеродные нанотрубки
Выдающиеся механические, электрические и тепловые свойства углеродных нанотрубок делают их прекрасным материалом для производителей электроники. Однако, до недавнего времени ученые полагали, что низкая плотность графеновых крошечных цилиндров, необходимых для разработки множества приложений микроэлектроники, помешает этому. Теперь же, команда ..
2013-09-23 1510 0 Технология
1
Нанотрубки стали ионными каналами
Ученые создали нанотрубки, способные селективно пропускать отдельные ионы. По своей селективности они способны сравниться с природным белковым ионными каналами. Работаопубликована в журнале Nature Communications, ее краткое содержание приводит сайт Университета Баффало. Созданные авторами нанотрубки сильно отличаются ..
2012-07-18 1439 0 Технология
0
Нанотрубки стали основой нового типа солнечных батарей
Инженеры из Массачусетского технологического института создали новый тип фотоэлементов, в которых используются только углеродные нанотрубки и фуллерены. Работа ученых принята к публикации в журнале Advanced Materials (на момент написания заметки она была недоступна), а с ее кратким содержанием можно ознакомиться на сайте ..
2012-06-21 2122 0 Технология
0
Новые полупроводники: время без перезарядки больше в десять раз
Исследователи из Рочестерского технологического института, международного консорциума полупроводников SEMATECH и Техасского государственного университета, продемонстрировали, что новые методы и материалы для создания интегральных микросхем, позволяют снизить потребление энергии до уровня, при котором время работы без перезарядки для портативных устройств увеличивается ..
2014-01-15 1292 0 Технология
0
Углеродные нанотрубки стали основой голограммы
Инженеры из Кембриджского университета создали голограмму при помощи многостенных углеродных нанотрубок. Работа опубликована в журнале Advanced Materials, ее краткое содержание приводит сайт университета. Изображение создавалось при помощи лазера, свет которого падал на специальную голографическую подложку. На ней в особом порядке были расположены ..
2012-09-25 1373 0 Технология
0
Жидкие пузырьки создадут новое поколение дисплеев
Как утверждают ученые из «Penn State University», крошечные, жидкие пузырьки могут стать ключом к созданию следующего поколения высокоскоростных схем и дисплеев. Чтобы объединить скорость оптической связи с портативностью электронных схем, исследователи используют наноплазмонику. Эти устройства применяют короткие ..
2013-08-16 1318 0 Технология
0
Углеродные нанотрубки увеличивают рост растительных культур
Исследователи заявили, что доза углеродных нанотрубок, более чем в 2 раза увеличивает темпы роста клеток растительных культур — применяемых на производстве, начиная от жизненно важных лекарств до подсластителей для красителей и духов, сообщает «WordScience.org». Это исследование, опубликованное в журнале «ACS Nano», ..
2012-04-7 1457 0 Технология
0
Финам выдан грант на производство наноэлектроники будущего
Совсем недавно, консорциум, базируемый в «Тамперском технологическом университете», в рамках финансирования получил грант от «Финской Академии» (Academy of Finland) в размере € 1,6 млн, сообщает «SciencePlanet.ru». Данный проект, известный как «Photonically Addressed Zero Current Logic through Nano-Assembly of Functionalised ..
2012-09-17 1317 0 Технология
0
Создан полностью углеродный фотоэлемент
Инженеры Стенфордского университета создали первый в мире фотоэлемент, полностью состоящий из различных соединений углерода. Работа ученых опубликована в журнале ACS Nano, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета. За поглощение света в устройстве отвечают углеродные нанотрубки и фуллерены ..
2012-11-1 2061 0 Технология
0
Нашли нанотрубки - будет вам и нанопаяльник
Группа исследователей США из Университета штата Иллинойс заявляют об успешном решении проблемы, мешающей сделать углеродные нанотрубки эффективными транзисторами. О своей работе они сообщили в последнем номере журнала Nano Letters.  Углеродные нанотрубки с их стенками толщиной один атом – то есть тот же графен, ..
2013-11-28 1191 0 Технология
0
Удалось вырастить углеродные нанотрубки с заданными характеристиками
Углеродные нанотрубки ― очень полезный предмет. Это и сверхпроводимость, и новые способы генерации энергии. Они могут придавать особые свойства полимерам и очищать воду от свинца. По мнению специалистов, за углеродными нантрубками будущее оптики, микроэлектроники, медицины, строительства и множества других ..
2013-08-29 1551 0 Технология
0
Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках
Новый элемент схемы можно скомкать как листик бумаги – он не потеряет свои электрические свойства. Транзистор будет работать, даже если всю схему скомкать в руках до состояния шарика. Приятный бонус: вся схема абсолютно прозрачная. Самый гибкий в мире транзистор ..
2012-03-6 1659 0 Технология
0
Ученые разработали микроскопический датчик силы
Физики из России, Белоруссии и Испании разработали микроскопический датчик силы, в своем устройстве использующий углеродные нанотрубки. Описание датчика представлено к публикации в журнале Computational Materials Science, с ее кратким содержанием можно ознакомиться на сайте Московского физико-технического института. Устройство представляет ..
2014-07-01 1587 0 Технология
0