تولید لایه فوق‌نازک و شفاف طلا با ضخامت ۱.۵ نانومتر برای ادوات منعطف

پژوهشگران با بهره‌گیری از بسترهای مسی فوق‌صاف و روشی نوین در انتقال لایه‌ها، موفق به تولید فیلم پیوسته‌ای از طلا به ضخامت تنها ۱.۵ نانومتر شدند که به طور همزمان از ویژگی‌های شفافیت نوری، رسانایی بالا و انعطاف‌پذیری مکانیکی برخوردار است.

تحولی در فناوری تولید فلزات فوق‌نازک

تولید لایه‌های فلزی فوق‌نازک با چالش‌های ساختاری متعددی همراه بوده است؛ از جمله تمایل طبیعی اتم‌های طلا به تشکیل جزایر مجزا و گسسته در ضخامت‌های پایین که موجب افت شدید رسانایی الکتریکی می‌شود. در روش نوین، پژوهشگران با رشد مس بر بستر سیلیکون تک‌بلوری و جداسازی آن، قالبی با صافی در مقیاس اتمی ایجاد کردند. این رویکرد به لایه طلا امکان می‌دهد بدون گسستگی تا ضخامت‌های بسیار پایین رشد کند.

پس از تشکیل فیلم طلا و تثبیت آن با لایه پلیمری پشتیبان، بستر مس حل شده و لایه فوق‌نازک طلا برای انتقال به هر سطح دلخواهی نظیر شیشه، پلاستیک یا الاستومر آماده می‌شود. این دستاورد، محدودیت همزمانی بستر رشد و بستر نهایی محصول را از میان برداشته است.

ویژگی‌های برجسته اپتیکی و مکانیکی

بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد این لایه طلای ۱.۵ نانومتری رفتار یک فلز پیوسته را حفظ کرده و عملکرد فوق‌العاده‌ای به نمایش می‌گذارد:

• عبوردهی نوری بالا: ثبت حداکثر عبوردهی نوری به میزان ۸۶.۶ درصد در محدوده طیف مرئی.
• انعطاف‌پذیری پایدار: حفظ مقاومت الکتریکی اولیه پس از گذراندن ۱۰۰۰ چرخه خمش مکانیکی.
• مقیاس‌پذیری صنعتی: اثبات موفقیت‌آمیز فرایند تولید در ابعاد ویفرهای ۶ اینچی.

افق‌های کاربردی در فناوری‌های نوظهور

آزمایش‌های تکمیلی نشان‌دهنده قابلیت‌های گسترده این فناوری در حوزه‌های گوناگون است:

۱. نمایشگرهای پیشرفته OLED

استفاده از این فیلم به‌عنوان آند شفاف در دیودهای نورگسیل آلی، روشنایی بیشتری نسبت به الکترودهای متداول اکسید قلع ایندیوم (ITO) ارائه داده و پیاده‌سازی آرایه‌های منعطف نوری را ممکن ساخته است.

۲. سامانه‌های مدیریت و استتار حرارتی

این ساختار فوق‌صاف در عین شفافیت در نور مرئی، تابش حرارتی فروسرخ را کاهش داده و دمای ظاهری ثبت‌شده را در مقایسه با نمونه‌های پیشین تا ۳۰ درصد تعدیل می‌کند.

۳. رابط‌های زیستی و الکترونیک پوشیدنی

انطباق‌پذیری بالای این فیلم بر روی پوست بدن، امکان ثبت دقیق‌تر سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیک قلبی و عضلانی را با نسبت سیگنال به نویز برتر نسبت به الکترودهای تجاری فراهم آورده است.