Nanoselüloz kağıt yarı iletkenleri sayesinde elektronik ağaçlarda
3D ağ yapılarına sahip yarı iletken nanomalzemeler, yüksek yüzey alanlarına ve onları adsorbe etme, ayırma ve algılamayı içeren uygulamalar için mükemmel kılan çok sayıda gözeneklere sahiptir. Bununla birlikte, elektriksel özellikleri aynı anda kontrol etmek ve yararlı mikro ve makro ölçekli yapılar oluşturmak, mükemmel işlevsellik ve son kullanım çok yönlülüğü elde etmek zor olmaya devam etmektedir. Şimdi, Osaka Üniversitesi araştırmacıları, Tokyo Üniversitesi, Kyushu Üniversitesi ve Okayama Üniversitesi ile işbirliği içinde, hem 3D yapıların nano-mikro-makro ölçek ötesi tasarlanabilirliğini hem de elektriksel özelliklerin geniş ayarlanabilirliğini sağlayan bir nanoselüloz kağıt yarı iletkeni geliştirdiler. Bulguları ACS Nano’da yayınlandı.
Selüloz, ahşaptan elde edilen doğal ve kaynağı kolay bir malzemedir. Selüloz nanolifleri (nanoselüloz), standart A4’ünkiler gibi boyutlarda esnek nanoselüloz kağıt (nanokağıt) tabakaları haline getirilebilir. Nanopaper bir elektrik akımı iletmez; Bununla birlikte, ısıtma iletken özellikleri ortaya çıkarabilir. Ne yazık ki, ısıya bu maruz kalma nanoyapıyı da bozabilir.
Bu nedenle araştırmacılar, nano-ölçeğin yapılarına nano ölçekten makro ölçeğe kadar zarar vermeden nanokağıdı ısıtmalarını sağlayan bir tedavi süreci tasarladılar.
“Nanopaper yarı iletken için önemli bir özellik ayarlanabilirliktir, çünkü bu, cihazların belirli uygulamalar için tasarlanmasına izin verir” diye açıklıyor çalışma yazarı Hirotaka Koga. “Nanokağıdın nanoyapısını korumak için çok etkili olan bir iyot tedavisi uyguladık. Bunu mekansal olarak kontrollü kurutma ile birleştirmek, piroliz işleminin tasarlanan yapıları önemli ölçüde değiştirmediği ve seçilen sıcaklığın elektriksel özellikleri kontrol etmek için kullanılabileceği anlamına geliyordu. ”
Araştırmacılar, nanokağıdın makro düzeyde esnekliğinin eğlenceli örneklerini sunmak için origami (kağıt katlama) ve kirigami (kağıt kesme) tekniklerini kullandılar. Bir kuş ve kutu katlandı, elma ve kar tanesi gibi şekiller delindi ve lazer kesimle daha karmaşık yapılar üretildi. Bu, mümkün olan ayrıntı seviyesini ve ısıl işlemin neden olduğu hasar eksikliğini gösterdi.
Başarılı uygulamaların örnekleri, yüz maskelerinden ve ciltteki nemden geçen solunan nemi tespit etmek için giyilebilir cihazlara dahil edilen nanokağıt yarı iletken sensörleri gösterdi. Nanokağıt yarı iletken ayrıca bir glikoz biyoyakıt hücresinde bir elektrot olarak kullanıldı ve üretilen enerji küçük bir ampulü yaktı.
Doçent Koga, “Gösterebildiğimiz yapı bakımı ve ayarlanabilirliği, nanomalzemelerin pratik cihazlara çevrilmesi için çok cesaret verici” diyor. “Yaklaşımımızın, tamamen bitki malzemelerinden yapılmış sürdürülebilir elektronikte bir sonraki adımları destekleyeceğine inanıyoruz.”