Ученые продемонстрировали простой и дешевый способ создания самоорганизующихся электронных устройств.

В их основе лежит тот факт, что вода и жидкое масло не смешиваются, но образуют сложные агрегатные молекулы на границе между жидкостями.

Применение этого принципа может помочь развернуть массовое производство высококачественных электронных микросхем и других компонентов, отказывшись от известных методов создания печатных микросхем.

До сих пор ученые пытались использовать силу тяжести при создании таких самоорганизующихся компонентов, прибегая к эффекту седиментации или осаждения взвешенных в жидкости смесей.

В рамках этого метода на матрицы таких устройств наносятся углубления, которые по форме точно соответствуют микрочастицам, взвешененым в растворе. Последние осаждаются подобно песчинкам и занимают отведенные им позиции на матрице.

Мы пытались в течение двух лет воспроизвести этот эффект, но нам никогда не удавалось создать работающие устройства , объясняет Хейко Якобс из университета штата Миннесота, который возглавлял группу исследователей.

Ученые решили применить эффект, хорошо знакомый каждому, кто готовил подливку к салату из масла и уксуса. Как известно, эти жидкости не смешиваются между собой.

Сначала они создали матрицу, на поверхности которой был нанесен слой с выемками из сплава олова, которые соответствовали по форме компонентам солнечной батареи.

Затем они изготовили собственно компоненты фотодиодной батареи – каждый из них представляет собой многослойную сборку из кремния и золота толщиной всего в несколько микронов.

Каждая из сторон таких сборок имеет различные покрытия. Слой кремния имеет нанесенную на него гидрофобную (водоотталкивающую) молекулу. Слой золота, наоборот, имеет гидрофильную молекулу, которая притягивает к себе воду.

Регулируя плотность обеих жидкостей в составе эмульсии, исследователи добились того, чтобы матрица находилась как бы в подвешенном состоянии между ними.

Такие матрицы протаскиваются с помощью конвейерного устройства через разделительную зону в эмульсии, при этом компоненты, содержащиеся в ней, притягиваются в отведенные им ниши на поверхности матрицы.

Ученым удалось изготовить работоспособный прототип фотодиодного устройства, содержащий 65 тысячи компонентов, всего за 3 минуты

Доказав, что этот метод является продуктивным, исследователи заняты сейчас, с одной стороны, миниатюризацией компонентов, а с другой, усложнением конечных устройств.

Особый интерес вызывает тот факт, что этот метод применим практически ко всем материалам, в том числе к гибким и жестким, к пластикам, металлам и полупроводникам.

Бабак Парвиз, профессор нанотехнологии в университета штата Вашингтон в Сиэтле, говорит, что этот метод легко масштабируется и применим для создания материалов с новыми свойствами, необходимыми для массового производства фотооптических устройств и солнечных элементов.