I ricercatori modellano i materiali 2D utilizzandone uno commerciale

I ricercatori dell'Università della Bundeswehr di Monaco e del Centro di ricerca SENS e del KTH Royal Institute of Technology hanno recentemente dimostrato la modellazione senza contatto e senza resistenza di diseleniuro di platino (PtSe2), disolfuro di molibdeno (MoS2) e strati di grafene con precisione su scala nanometrica ad alta velocità di elaborazione preservando l'integrità del materiale circostante.

Il team ha utilizzato una stampante 3D a due fotoni disponibile in commercio per scrivere direttamente modelli nei materiali 2D con caratteristiche fino a 100 nm a una velocità di scrittura massima di 50 mm/s.

I metodi tradizionali, come la litografia ottica e la litografia a interferenza laser, richiedono il rivestimento del materiale 2D con una maschera protettiva protettiva, consentendo l'esposizione solo di aree specifiche del materiale 2D durante l'incisione. Tuttavia, il processo di rivestimento, sviluppo e rimozione del fotoresist può danneggiare il materiale 2D. La tecnica presentata in questo studio non richiede uno strato di mascheratura, evitando così la contaminazione e il danneggiamento del substrato.

In questo studio, il team ha rimosso con successo una pellicola continua di materiale 2D da un’area di substrato di 200 μm × 200 μm in meno di 3 s. Poiché le stampanti 3D a due fotoni stanno diventando sempre più disponibili nei laboratori di ricerca e negli impianti industriali, gli scienziati si aspettano che questo metodo consenta la prototipazione rapida di dispositivi basati su materiali 2D in varie aree di ricerca.

"Fornire un modo per lavorare con materiali 2D al di fuori delle camere bianche abbassa il livello di impegno in questo entusiasmante campo di ricerca", afferma Alessandro Enrico, uno degli autori principali dello studio, che ha lavorato presso la Divisione di Micro e Nanosistemi (MST) al KTH e recentemente trasferito all'Università di Pavia in Italia. “Questo approccio presenta altri vantaggi rispetto ai processi litografici convenzionali: il materiale non viene danneggiato o contaminato dalle molteplici fasi di rivestimento e risciacquo con solvente. L’assenza di sostanze chimiche significa anche un approccio più rispettoso dell’ambiente per la ricerca e la produzione di materiali 2D», aggiunge il ricercatore.

Il prossimo passo è studiare la compatibilità di questo metodo con le membrane di materiale 2D sospese e sostituire il substrato di vetro con altri funzionali.

Questo progetto è stato realizzato nell'ambito del Graphene Flagship e del Graphene Flagship Partnering Project FLAG‐ERA JTC 2019 2D‐NEMS, che è affiliato al pacchetto di lavoro Sensors del Graphene Flagship.