Pour la première fois, des chercheurs du Missouri S&T ont montré que des couches minces de cuivre hautement ordonnées peuvent être cristallisées directement sur une couche de matière organique d'une seule molécule d'épaisseur plutôt que sur les substrats inorganiques utilisés depuis des années.

Les films minces de cuivre qu'ils ont produits sont d'excellents candidats pour être utilisés comme substances sous-jacentes pour les cellules solaires, LED, et supraconducteurs à haute température, dit le Dr Jay Switzer, Professeur du Chancelier et Professeur émérite de chimie des conservateurs, qui est le chercheur principal du projet. Switzer dit que d'autres chercheurs ont déjà déposé par galvanoplastie des couches minces sur des monocouches auto-assemblées (SAM) de molécules organiques, mais ces films n'avaient pas l'ordre dans le plan et hors du plan requis pour les applications électroniques.

"Comme la façon dont les coquillages, des os ou des dents se forment, nous avons trouvé un moyen de donner aux films de cuivre le bon niveau d'ordre cristallin et de durabilité pour leurs applications, " dit Switzer. "Avec notre processus, qui mime la biominéralisation, nous créons des films minces inorganiques avec des qualités supérieures d'ordre monocristallin, haute conductivité et flexibilité."

Dans leurs expériences, les chercheurs ont électrodéposé du cuivre sur une seule couche de L-cystéine, un acide aminé de construction de protéines qui a été placé sur des couches ordonnées d'or sur du silicium. Après que le cuivre a cristallisé en un film ordonné, ils ont réussi à en soulever un seul, feuille de cristal en utilisant simplement du ruban adhésif. Leur procédé offre une voie peu coûteuse vers des feuilles métalliques autonomes avec des propriétés qui imitent celles des monocristaux coûteux, notent les chercheurs.

Switzer dit que leur méthode montre l'importance de la molécule de cystéine dans la direction de la croissance des structures cristallines ordonnées. En tant que contribution à la science, il note que la méthode permettra de futurs travaux sur le dépôt de films ordonnés d'autres matériaux importants tels que les semi-conducteurs et les catalyseurs sur des monocouches organiques auto-assemblées. La méthode peut également s'avérer minimiser les effets de désadaptation de réseau qui limitent parfois l'épitaxie, ou cristallin, croissance.

Parmi les autres scientifiques du Missouri S &T de l'équipe, citons le Dr Avishek Banik, un chercheur post-doctoral en chimie; Dr Eric Bohannan, un spécialiste principal de la recherche au Centre de recherche sur les matériaux de S&T ; et Bin Luo, un doctorant en chimie.

Les résultats de l'équipe seront publiés dans le prochain numéro de l'American Chemical Society's Journal de chimie physique C et sont maintenant disponibles en ligne dans l'étude, "Électrodéposition épitaxiale de Cu (111) sur une monocouche auto-assemblée de L-cystéine sur Au (111) et décollement épitaxial de feuilles de cuivre de type monocristallin pour l'électronique flexible."