Para peneliti dari Universitas Kyushu dan Nitto Denko telah mengembangkan pita perekat yang mengubah 'kelengketan' bahan 2D akibat sinar UV. Kredit: Ago Lab, Universitas Kyushu
Para peneliti menciptakan pita sensitif UV yang dapat mentransfer material mirip 2D graphene dengan cara yang lebih mudah, lebih murah, dan tidak terlalu merusak.
Bahan yang hanya setebal atom, yang dikenal sebagai bahan dua dimensi (2D), dirancang untuk merevolusi teknologi masa depan, termasuk dalam industri elektronik. Namun, komersialisasi perangkat yang mengandung material 2D menghadapi tantangan karena sulitnya mentransfer material yang sangat tipis dari lokasi produksi ke perangkat.
Terobosan dalam Transfer Material 2D
Kini, tim peneliti dari Universitas Kyushu, bekerja sama dengan perusahaan Jepang Nitto Denko, telah mengembangkan pita perekat yang dapat digunakan untuk merekatkan materi 2D ke berbagai permukaan berbeda, dengan cara yang mudah dan ramah pengguna. Temuan mereka dipublikasikan di Elektronik Alam pada tanggal 9 Februari 2024.
“Mentransfer materi 2D biasanya merupakan proses yang sangat teknis dan kompleks; bahannya mudah robek, atau terkontaminasi, sehingga secara signifikan mengurangi sifat uniknya,” kata penulis utama, Profesor Hiroki Ago dari Pusat Inovasi Global Universitas Kyushu. “Perekaman kami menawarkan alternatif yang cepat dan sederhana, serta mengurangi kerusakan.”
Para peneliti dari Universitas Kyushu menunjukkan bahwa penggunaan pita UV untuk mentransfer graphene daripada polimer akan lebih menjaga integritas material dan mengurangi cacat. Kredit: Ago Lab, Universitas Kyushu
Meningkatkan Penerapan Graphene
Para peneliti memulai dengan berfokus pada graphene. Terbuat dari lembaran tipis atom karbon, graphene kuat, fleksibel, dan ringan, dengan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Dijuluki sebagai “bahan ajaib” setelah penemuannya, bahan ini memiliki potensi penerapan dalam biosensing, pengiriman obat anti kanker, aeronautika, dan perangkat elektronik.
“Salah satu metode utama pembuatan graphene adalah melalui deposisi uap kimia, dimana graphene ditumbuhkan pada film tembaga. Namun, agar dapat berfungsi dengan baik, graphene harus dipisahkan dari tembaga dan dipindahkan ke substrat isolasi, seperti silikon, jelas Profesor Ago. “Untuk melakukan ini, polimer pelindung ditempatkan di atas graphene, dan tembaga kemudian dihilangkan menggunakan larutan etsa, seperti kecut. Setelah menempel pada substrat baru, lapisan polimer pelindung kemudian dilarutkan dengan pelarut. Proses ini mahal, memakan waktu, dan dapat menyebabkan cacat pada permukaan graphene atau meninggalkan bekas polimer.”
Oleh karena itu Profesor Ago dan rekan-rekannya bertujuan untuk memberikan cara alternatif untuk mentransfer graphene. Mereka menggunakan AI untuk mengembangkan pita polimer khusus, yang disebut “pita UV”, yang mengubah sifat magnetnya menjadi graphene ketika disinari dengan sinar UV.
Pita UV dengan desain baru mampu mentransfer material 2D, termasuk graphene dan dichalcogenides logam transisi, ke berbagai substrat berbeda, termasuk silikon, keramik, kaca, dan plastik. Kredit: Ago Lab, Universitas Kyushu
Memajukan Material 2D Dengan Pita UV
Sebelum terkena sinar UV, pita perekat memiliki daya rekat yang kuat pada graphene sehingga memungkinkannya untuk “menempel”. Namun, setelah terpapar sinar UV, atom perubahan ikatan, yang menurunkan tingkat adhesi ke graphene sekitar 10%. Pita UV juga menjadi sedikit lebih kaku dan lebih mudah terkelupas. Secara keseluruhan, perubahan ini memungkinkan pita terkelupas dari media perangkat dan meninggalkan graphene.
Para peneliti juga mengembangkan pita perekat yang dapat mentransfer dua bahan 2D lainnya: white graphene (hBN), sebuah isolator yang dapat bertindak sebagai lapisan pelindung saat menumpuk bahan 2D, dan logam transisi dichalcogenides (TMDs), bahan yang menjanjikan untuk generasi berikutnya. teknologi. semikonduktor.
Yang penting, ketika para peneliti mengamati permukaan material 2D setelah transfer, mereka melihat permukaan yang lebih halus dengan cacat yang lebih sedikit dibandingkan saat ditransfer menggunakan teknik konvensional saat ini. Setelah menguji sifat-sifat material, mereka juga menemukan bahwa material tersebut lebih efisien.
Para peneliti dari Universitas Kyushu dan Nitto Denko sejauh ini berhasil mentransfer wafer graphene berdiameter hingga 10 cm menggunakan pita UV. Dengan potongan pita UV yang lebih kecil, penempelan dan pengelupasan dapat dilakukan dengan tangan. Namun, mesin berguna ketika meningkatkan produksi massal. Kredit: Nakatani dkk. Alam Elektronik,
Transfer menggunakan pita UV juga menawarkan banyak keuntungan lain dibandingkan teknik transfer saat ini. Karena pita UV bersifat fleksibel, dan proses transfernya tidak memerlukan penggunaan pelarut plastik, plastik fleksibel dapat digunakan sebagai substrat perangkat, sehingga memperluas potensi penerapannya.
“Misalnya kami membuat perangkat plastik yang menggunakan graphene sebagai sensor terahertz. “Seperti halnya sinar-X, radiasi terahertz dapat menembus objek yang tidak dapat ditembus oleh cahaya, namun tidak merusak tubuh,” kata Profesor Ago. “Ini sangat menjanjikan untuk pencitraan medis atau keamanan bandara.”
Terlebih lagi, pita UV dapat dipotong sesuai ukuran sehingga hanya jumlah material 2D yang diperlukan saja yang ditransfer, sehingga meminimalkan limbah dan mengurangi biaya. Lapisan 2D dari material yang berbeda juga dapat dengan mudah diletakkan di atas satu sama lain dalam orientasi yang berbeda, memungkinkan peneliti untuk mengeksplorasi sifat-sifat baru yang muncul dari tumpukan material.
Memperluas dan Menyederhanakan Penggunaan Material 2D
Untuk langkah selanjutnya, para peneliti bertujuan untuk memperluas ukuran pita UV ke skala yang dibutuhkan oleh produsen. Saat ini wafer graphene terbesar yang dapat ditransfer berdiameter 10 cm. Profesor Ago dan rekan-rekannya juga mencoba mengatasi masalah kerutan dan terbentuknya gelembung pada pita perekat yang menyebabkan cacat kecil.
Tim peneliti juga berharap dapat meningkatkan stabilitas, sehingga material 2D dapat ditempelkan pada pita UV untuk jangka waktu yang lebih lama, dan didistribusikan ke pengguna akhir, seperti ilmuwan lainnya.
“Pengguna akhir kemudian dapat mentransfer materi ke substrat yang diinginkan dengan menerapkan dan melepas pita UV seperti stiker anak-anak, tanpa perlu pelatihan,” kata Profesor Ago. “Metode mudah seperti ini secara mendasar dapat mengubah lanskap penelitian dan mempercepat pengembangan komersial material 2D.”
Referensi: “Bahan dua dimensi yang siap dipindahkan menggunakan pita perekat merdu” 9 Februari 2024, Elektronik Alam.
DOI: 10.1038/s41928-024-01121-3
NewsRoom.id
