Ученые из Нидерландов предложили новый «сухой» метод переноса двумерных материалов, таких как графен или сульфид молибдена, на рабочую подложку. В новой методике задействованы так называемые вязкоупругие материалы. Предложенная технология значительно упрощает процесс переноса двумерных структур (по сравнению с используемыми сейчас «жидкостными» методиками), кроме того, она может применяться для создания свободных двумерных конструкций, благодаря тому, что в процессе образцы не подвергаются воздействию никаких капиллярных сил.

Двумерные материалы вызывают огромный интерес в научных лабораториях по всему миру, благодаря своим неожиданным электронным и механическим свойствам (на фоне трехмерных образцов того же химического состава).

Подобные структуры могут найти применение во множестве практических сфер и новых устройств, к примеру, в маломощной электронике, дешевых или гибких дисплеях, сенсорах, гибких электронных схемах, которые могут наноситься на самые разные поверхности.

Наиболее известные двумерные конструкции – это графен (представляющий собой лист атомов углерода, образующих двумерную гексагональную кристаллическую решетку) и переходные металлы – дихалькогениды, имеющие химическую формулу MX2, где M – это переходной металл (к примеру, молибден или (вольфрам), а X – халькоген (S, Se или Te).

В рамках большинства практических приложений двумерные материалы необходимо переносить на некоторые рабочие подложки. Большинство существующих на сегодняшний день методов подобного переноса подразумевают использование жидкой среды. При этом основная проблема заключается в том, что используемые для формирования этой среды химические вещества часто загрязняют поверхность двумерных материалов и негативно влияют на их электронные и механические свойства.

Кроме того, капиллярные силы между химическими веществами и элементами переносимой структуры могут привести к тому, что двумерная конструкция просто разрушится.

Теоретически, метод, не подразумевающий присутствия жидкости, мог бы решить эту проблему.

Группа ученых из Kavli Institute of Nanoscience (Нидерланды) предложила свой вариант такой «сухой» методики.

Для переноса двумерной структуры на новую подложку они использовали коммерчески доступный вязкоупругий материал, получивший название Gelfilm.

В рамках своего эксперимента ученые сначала переносили двумерные кристаллы графена и сульфида молибдена, созданные при помощи механического отслаивания от основного 3D кристалла, на фрагменты вязкоупругого материала. Затем, контролируя происходящее при помощи микроскопа, осуществляли второй перенос – на этот раз с вязкоупругого материала на конечную (рабочую) подложку.

Как отмечают ученые, процесс переноса в чем-то напоминает действие эластичных игрушек для детей, которые в течение короткого периода времени могут вести себя, как упругое тело, или же перетекать из одной формы в другую на более длительных масштабах времени.

Приблизительно та же идея использовалась, чтобы переносить фрагменты двумерных материалов без использования промежуточного клея.

В рамках опубликованной в журнале 2D Materials работы ученые уже доказали, что метод работает для переноса графеновых чешуек на подложку из нитрида бора.

При этом наблюдения через оптический микроскоп доказали, что

при размещении на поверхности новой подложки графен не образует пузырьков или складок. Процесс переноса занимает не более 15 минут. Также команда смогла перенести однослойный сульфид молибдена на поверхности кристалла из оксида кремния и даже на поверхность кантиливера атомно-силового микроскопа. В перспективе техника может использоваться для оперирования любыми типами слоистых кристаллов.