Rice Universityn tutkijat kehittävät menetelmää siirtää kokonainen 2D-piiri mille tahansa sileälle pinnalle. Materiaalitutkija Pulickel Ajayan ja Jun Loun johtamat tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jonka avulla atominpaksuiset litteät anturit saadaan saumattomasti integroitua rakenteisiin lukemaan siinä esiintyviä ilmiöitä.
Elektronisesti aktiivisia 2D-materiaaleja on tutkittu paljon. Niiden siirtäminen sinne missä niitä tarvitaan antureita tuhoamatta on vaikeaa. Ajayan ja Loun ryhmät kehittivät yhdessä Jacob Robinsonin laboratorion kanssa uuden tavan pitää materiaalit ja niihin liittyvät piirit ehjinä, kun ne siirretään kaareville tai muille sileille pinnoille.
Tutkijaryhmä testasi konseptia tekemällä 10 nanometrin paksuisen indium-selenidi -pohjaisen fotoilmaisimen kultaelektrodeilla ja sijoittamalla sen optiseen kuituun. Valon läheisyyden takia lähikentän anturi käytännössä kytkeytyi sähkömagneettiseen aaltoon, joka kulkee kuidun pinnalla ja havainnoi tarkasti informaation kulkua kuidun sisällä.
- Tutkimusartikkelissa ehdotetaan useita mielenkiintoisia mahdollisuuksia soveltaa 2D-rakenteita todellisiin sovelluksiin. Esimerkiksi meren pohjassa olevat optiset kuidut ovat tuhansia kilometrejä pitkiä ja jos ongelmia ilmenee, on vaikea tietää, missä on vikakohta. Jos käytettävissä on näitä antureita eri kohdissa, voit löytää kuidun vauriokohdan, toteaa Jun Lou.
Kaksiulotteisia raakamateriaaleja siirretään usein polymetyylimetakrylaatin (PMMA) kerroksella, ja myös Ricen tutkijat käyttävät tätä tekniikkaa. Mutta he tarvitsivat vankan pohjakerroksen, joka ei pelkästään pitäisi piiriä vahingoittumattomana siirron aikana, mutta voitaisiin myös poistaa ennen rakenteen kiinnittämistä kohteeseen. Myös PMMA poistetaan, kun piiri saavuttaa kohteen.
Ihanteellinen ratkaisu oli polydimetyyliglutarimidi (PMGI), jota voidaan käyttää laitteen valmistustasona ja helposti etsata pois ennen siirtoa kohteeseen. - Olemme käyttäneet jonkin verran aikaa kehittäessämme tätä uhrautuvaa kerrosta. PMGI näyttää toimivan millä tahansa 2D-materiaalilla, sillä tutkijat kokeilivat menestyksekkäästi myös molybdeenidiselenidiä ja muita materiaaleja, Lou kuvaa.
Rice Labs on kehittänyt tähän mennessä vain passiivisia antureita. Tutkijat uskovat kuitenkin, että heidän tekniikkansa mahdollistaa myös aktiivisten antureiden tai rakenteiden istuttamisen erilaisten laitteiden pinnalle.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 20.12.2018
Tekoäly siirtyy pilvestä koneisiin, kameroihin, antureihin ja robotteihin. Reunalla yksi laitteistoratkaisu ei kuitenkaan sovi kaikkeen, vaan suorituskyky on sovitettava mallin, datan ja käyttökohteen mukaan.
