Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos NRL han ideado una combinación inteligente de materiales, cuando se usan durante el proceso de crecimiento de película delgada, para revelar que la deposición de la capa atómica de partículas, o p-ALD, deposita un nanómetro uniforme.capa gruesa en las partículas del núcleo, independientemente del tamaño del núcleo, un descubrimiento que tiene impactos significativos para muchas aplicaciones, ya que la mayoría de las técnicas de producción de polvo a gran escala forman lotes de polvo que se componen de una gama de tamaños de partículas.
"La deposición de la capa atómica de partículas se destaca como una tecnología que puede crear nuevas y emocionantes partículas de núcleo / caparazón de diseño para ser utilizadas como bloques de construcción para la próxima generación de nanocompuestos multifuncionales complejos", dijo el Dr. Boris Feygelson, ingeniero de investigación, NRL ElectronicsDivisión de Ciencia y Tecnología. "Nuestro trabajo es importante porque el grosor de la carcasa es a menudo un parámetro crucial en aplicaciones donde los materiales de la carcasa del núcleo pueden usarse para mejorar el rendimiento de los materiales futuros".
La deposición de capa atómica es una técnica de crecimiento de película delgada basada en deposición química de vapor capa por capa utilizada ampliamente en la industria electrónica para depositar películas de materiales dieléctricos de espesor nanométrico en dispositivos. Combinado con otras técnicas de enmascaramiento de deposición y sombreado, ALDes una parte integral de la fabricación de chips y dispositivos electrónicos. El mismo proceso de fase gaseosa se puede aplicar en un reactor de lecho de polvo rotativo o fluidizante para producir películas de espesor nanométrico que sean altamente conformes y uniformemente gruesas en partículas individuales.
Investigaciones previas sobre p-ALD, patentadas por ALD NanoSolutions, Inc., han demostrado que el crecimiento de cada capa durante el proceso de deposición varía con el tamaño de partícula, con el supuesto subyacente de que las partículas más grandes siempre tendrán menos crecimiento. Para observar este crecimientofenómeno, el equipo de NRL cultivó alúmina en partículas de tungsteno de tamaño nanométrico y micrométrico y midió el grosor de la carcasa en un microscopio electrónico de transmisión. Debido a la gran diferencia de masa / densidad de los dos materiales, este emparejamiento proporciona el máximo contraste en el microscopio electrónicoy la delineación era fácilmente distinguible entre el núcleo de partículas y la cubierta.
En su investigación, los científicos crearon polvos de núcleo y cubierta que consisten en un núcleo de partículas de tungsteno y una delgada cubierta de alúmina que luego se sintetizaron usando la deposición de capa atómica en un reactor rotativo. La deposición de capa atómica estándar de trimetilaluminio y agua se realizó en diferentes lotes depolvo con diferentes tamaños de partícula promedio.
"Sorprendentemente, descubrimos que se demostró que el crecimiento por ciclo de la película de alúmina en una partícula individual en un lote es independiente del tamaño de una partícula individual y, por lo tanto, un lote de polvo, que consiste en tamaños de partículas que abarcanórdenes de magnitud: tiene espesores de caparazón constantes en todas las partículas. Este resultado altera la comprensión actual de ALD en partículas ", dijo el Dr. Kedar Manandhar, postdoctorado de ASEE, División de Ciencia y Tecnología Electrónica de NRL y autor principal del trabajo de investigación.
El trabajo, publicado recientemente en el Revista de Ciencia y Tecnología de Vacío A , sugiere que el agua, un reactivo en el proceso de ALD, es la razón de la misma tasa de crecimiento en diferentes partículas. Esta uniformidad de espesor en diferentes tamaños de partículas en un lote particular se determina debido a la dificultad de eliminar el agua residualmoléculas del polvo durante el ciclo de purga del proceso de deposición de la capa atómica ALD. "El agua es muy pegajosa y es muy difícil eliminar la última monocapa de las superficies", dice Feygelson. "Y cuando tienes un lecho giratoriode polvos, el agua se pega entre las partículas y da como resultado un crecimiento constante de la cáscara en el polvo que cae.
Las aplicaciones para esta investigación demuestran implicaciones para el uso en materiales como pinturas resistentes a la abrasión, catalizadores de alta superficie, barreras de túneles de electrones, adsorción o captura ultravioleta en protectores solares o células solares e incluso más allá cuando las nanopartículas núcleo-concha se usan como bloques de construcciónpara hacer nuevos sólidos artificiales nanoestructurados con propiedades sin precedentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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