211service.com
Nanoglue pro elektroniku
Výzkumníci z Rensselaer Polytechnic Institute v Troy, NY, zjistili, že určité nanometrové organické molekuly mohou spojit dva povrchy, které se za normálních okolností špatně drží. Překvapivě se přilnavost zvyšuje, když je nanolepidlo vystaveno velmi vysokým teplotám.
Nano superlepidlo: Organické molekuly tvořené řetězcem atomů uhlíku a vodíku se sírou (modrá) na jednom konci a křemíkem (zelená) na druhém drží pohromadě měď a oxid křemičitý. Molekuly se samy uspořádají a seřadí vedle sebe a jejich přilnavost se zvyšuje při velmi vysokých teplotách až 700 ºC.
Molekuly by mohly být použity jako levné, snadno aplikovatelné lepidlo v různých aplikacích. Například lepidlo o tloušťce nanometrů by mohlo být použito k tomu, aby drželo pohromadě drobné elektronické součástky, protože tranzistory a dráty na počítačových čipech se stále zmenšují, říká Ganapathiraman Ramanath , profesor materiálových věd a inženýrství, který vedl studii, která byla publikována v Příroda minulý týden.
Nanolepidlo, které patří do třídy sloučenin nazývaných organosilany, se skládá z řetězce atomů uhlíku a vodíku se sírou na jednom konci a křemíkem na druhém. Molekulární řetězec se normálně rozpadá při teplotách nad 300 až 400 ºC. Ale Ramanath a jeho kolegové zjistili, že když vloží molekuly mezi měď a oxid křemičitý, molekuly nejen spojí dva materiály, ale vazba zesílí při vyšších teplotách. Při pokojové teplotě je výsledná vazba třikrát pevnější než přímá vazba mezi mědí a oxidem křemičitým. Při 700 ºC je spojení 10krát pevnější než normálně.
Jednou z výhod lepidla je, jak málo je potřeba. Podobné pevnosti lepení lze dosáhnout s velmi silnými vrstvami lepidla, ale ne s tak tenkými vrstvami, říká Ramanath. Protože jedna vrstva organosilanových molekul uspořádaných vedle sebe drží měď a oxid křemičitý, je tloušťka adhezivní vrstvy délkou jedné molekuly: téměř jeden nanometr. S cenou 35 centů za gram je nové lepidlo cenově dostupné. A mělo by být snadné aplikovat, protože molekuly mají tendenci se organizovat ve správné orientaci na povrchu jako vojáci, říká Ramanath. Všichni stojí těsně vedle sebe a seřadí se docela těsně.
Kromě toho vědci očekávají, že mohou přizpůsobit nanolepidlo tak, aby přilnulo k různým materiálům. Připojením vhodných chemických skupin na dva konce molekulárního řetězce mohli výzkumníci zkonstruovat nové typy organosilanových molekul, aby slepili dohromady jiné odlišné materiály, jako jsou izolátory a polovodiče nebo kovy a polovodiče.
Zvyšující se adhezivní síla organosilanu při vyšších teplotách je anomální a v rozporu s konvenční moudrostí, říká Om Nalamasu, viceprezident a hlavní technologický ředitel společnosti Použité materiály , se sídlem v Santa Clara, CA, která dodává výrobní zařízení pro polovodičový průmysl. To by mohlo mít úhledné aplikace a mohlo by to otevřít nějaké nové nápady a nové koncepty.
Jednou z důležitých aplikací by mohlo být lepení měděných drátů, které spojují různé komponenty na počítačových čipech. Měděné dráty jsou uloženy na izolačních vrstvách oxidu křemičitého na počítačovém čipu, aby se signály drátů vzájemně nemíchaly. Ale měď se pevně nedrží oxidu křemičitého a molekuly mědi difundují do oxidu křemičitého. Existuje velká potřeba izolovat rozhraní chemicky, říká Ramanath. Nechcete, aby se míchaly, ale chcete přilnavost.
Výrobci čipů v současnosti používají mezi mědí a oxidem křemičitým vrstvy materiálů o tloušťce nejméně 10 nanometrů, jako je tantal nebo titan. Ale protože velikosti zařízení na vysoce výkonných počítačových čipech se vrhají do rozsahu nanometrů, nové nanolepidlo, které je 10krát tenčí, by bylo ideální náhradou. S rostoucí miniaturizací si nemůžete dovolit plýtvat nemovitostmi na věci, které nedělají nic jiného, než že drží věci pohromadě, říká Ramanath.