
Silicium nanobladeren zijn dunne, tweedimensionale lagen met uitstekende opto-elektronische eigenschappen, vergelijkbaar met die van grafeen. Alleen zijn ze nog instabiel. Een onderzoeksteam aan de Technische Universität München (TUM) presenteerde in samenwerkingt met Canadese wetenschappers een composietmateriaal uit silicium nanobladeren en een kunststof, dat bestand is tegen UV-licht en gemakkelijk te verwerken is.
Net als koolstof vormt silicium tweedimensionale netwerken die slechts één atoomlaag dik zijn. Net als grafeen beschikken ze over uitstekende opto-elektronische eigenschappen. Op grond van de mogelijkheid om lithium-ionen op te slaan, wordt het materiaal ook genoemd als anodemateriaal voor lithium-ion batterijen.
Silicium nanobladeren zijn daarom zo interessant omdat de huidige informatietechnologie momenteel is gebaseerd op silicium en men, andere dan bij grafeen, niet hoeft om te schakelen op een andere grondstof. Alleen zijn de nanobladeren erg kwetsbaar en worden ze snel afgebroken door UV-licht, wat tot nu toe de toepassing beperkt.
Polymeer en nanobladeren
Het is de onderzoekers gelukt om de silicium nanobladeren in te bedden in kunststof en ze zo te beschermen tegen afbraak. Tegelijkertijd worden de nanobladeren in dezelfde stap gemofidiceerd en aldus beschermd tegen oxidatie. Hiermee is de eerste nanocomposiet op basis van silicium nanobladeren ontstaan.
et bijzondere aan deze nanocomposiet is, dat de positieve eigenschappen van beide materiaalsoorten worden gecombineerd. De polymeermatrix absorbeert het UV-licht, stabiliseert de nanobladeren en verleent het materiaal de eigenschappen van het gebruikt polymeer. Tegelijkertijd blijven de opto-elektronische eigenschappen van de nanobladeren behouden.
Richting industriële toepassing
De flexibiliteit en bestandheid tegen externe invloeden leiden er ook toe, dat het nieuw ontwikkelde materiaal met gangbare methoden kan worden verwerkt met gangbare technieken uit de polymeertechniek. Hiermee komt industriële toepassing binnen bereik.
De composieten zijn met name geschikt voor toepassing in nieuw opkomende gebieden van de nano-elektronica. Hier worden ‘klassieke’ elektronische componenten zoals schakelingen en transistoren op basis van nieuwe nanomaterialen gerealiseerd in grootten die beneden de 100 nm liggen. Op deze manier kunnen geheel nieuwe technologieën worden gerealiseerd, zoals voor snellere processoren voor computers. Een eerste succesvolle toepassing van de nieuwe nanocomposiet is reeds geprenteerd. Het is onderzoekers aan de de TU München gelukt om een slechts enkele nanometer grote fotodetector te bouwen.
Hiertoe droegen ze de in een polymeermatrix ingebedde silicium nanobladen op een met gouden contacten gecoat siliciumdioxide oppervlak aan. Door zijn zeer geringe afmetingen bespaart zo’n nano-elektronische detector veel plaats en energie.