Nuova tecnica litografica a nanocristalli

Realizzare nuovi nanomateriali molto versatili per l’industria elettronica e telematica, che spesso non è possibile ottenere attraverso la sintesi chimica o altre tecnologie industriali: questa è una delle sfide della nanochimica ed uno dei risultati di rilievo ottenuti dai ricercatori del Dipartimento di Nanochimica dellIstituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, che hanno lavorato alla realizzazione di film di nanocristalli processabili chimicamente e fisicamente per riprodurre circuiti elettrici, stampe, immagini luminose, fotosensori e microchip.

La ricerca, coordinata dai Proff. Liberato Manna e Roman Krahne, propone un approccio innovativo per modificare chimicamente un film di nanocristalli e realizzare nuovi nanomateriali, attraverso un metodo simile al processo chimico che consente di “trasformare” una pellicola fotografica per lo sviluppo di un’immagine. La tecnica litografica sviluppata dai ricercatori dell’IIT consiste, dapprima, nel modificare fisicamente un film omogeneo e sottile di nanocristalli attraverso l’esposizione a un raggio di elettroni o raggi X, creando un’immagine non ancora rilevata (negativo). In seguito, questa viene messa in luce tramite l’immersione del film in un solvente chimico che modifica selettivamente solo i nanocristalli esposti agli elettroni, andando a riprodurre il disegno del negativo.
Tale processo consentirà così la creazione di nuovi nanomateriali di diversa applicazione: da un circuito elettrico stampato a un’immagine ad alta risoluzione con pixel definiti, una scheda con componenti ottici o elettronici come diodi, oppure fotosensori.

I nanocristalli oggetto delle ricerche condotte dal gruppo dei Proff. Manna e Krahne sono cristalli di Cadmio e Selenio, disposti in maniera uniforme e omogena formando una pellicola di materiale sottile. Sono ricoperti e “mascherati” da uno strato di molecole organiche e sono proprio queste molecole a essere modificate dal fascio di elettroni, creando dei veri e propri scudi protettivi per i nanocristalli così alterati. Nel passaggio successivo, con l’immersione dello strato in un solvente ricco di ioni rame, si ottiene la modifica dei nanocristalli privi dello scudo protettivo attraverso uno scambio ionico (ioni rame con ioni cadmio). Sul materiale si crea quindi uno schema chimico-fisico ben disegnato, con caratteristiche ottiche ed elettriche distinte, dovute all’alternanza di nanocristalli a composizione cadmio e selenio e nanocristalli a composizione rame e selenio.

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