Print-und Shrink: Eine neue Strategie für druckbare Elektronik?

von Prof. Michelle Khine

Die Attraktivität der Druck von Elektronik über mehr konventionelle Ansätze liegt in ihrem Potenzial, Muster große Flächen und flexible Geräte kostengünstig auf Kunststoff-Substraten. ¹ Solche Technologien könnten aber entscheidend für Anwendungen wie flexible Displays und Antennen. ^{2 , 3} Während Siebdruck und Tinte -Jet-Druck in der Auflösung begrenzt sind, bieten wir ein Mittel, um auf die inhärente Grenze des Druckauflösung von Druck auf vorgespannten Plastikplanen zu verbessern. Mit einer 95% Reduktion im Bereich erreichen wir eine hohe Auflösung und hohe Streckung Strukturen.

Professor Khine von University of California, Irvine schlug eine einfache, ultra-schnelle und robuste Methode, um große Flächen nanowrinkles sowie scharfe hohe Oberfläche Bimetall-Nanostrukturen, geprägt nanopetals zu schaffen, in ein Formgedächtnispolymer. Durch Strukturierung im großen Maßstab, die einfach und kostengünstig ist, setzen wir auf die Hitze-induzierte Relaxation der vorgespannten Formgedächtnispolymer Blatt zu unserem gewünschten Strukturen zu erreichen. ^4-6

Abbildung 1. Ultra-schnelle, kostengünstige Fertigung von Nanostrukturen in Kunststoff integriert. Nanowrinkles durch isoptropic Schrumpfung (a) durch Strukturierung über Lochmaske gebildet und dann schrumpft isotrop (b), durch Schrumpfen anisotrop (c) und nanopetals durch Cracken der nanowrinkles erstellt.

Die daraus resultierenden Nanostrukturen - die als wirksame Nano-Antennen dienen - sind selbstorganisierte durch die Nutzung der mis-match in der Steifigkeit zwischen dem Zurückziehen vorgespannten Polymerfolie und der metallischen dünnen Schichten. Diese nanopetals bieten winzigen Hot-Spots an ihren Rändern, die extrem starke plasmonischen Effekte zeigen, beschränken die Emission um kleine Anregung Volumina (10 ^-18 L) und die Verbesserung der Fluoreszenz-Intensität in der nähe des Fluorophore von mehreren tausend Falten.

Die starke Oberflächen-Plasmon-Effekte dieser nanopetals in der Nähe von Fluorescein durch Zwei-Photonen-Mikroskopie zeigen über 4000-fachen Anstieg der Fluoreszenzintensität aufgeregt. Diese Nanostrukturen sind leicht und ultrarapidly erstellt und kann kräftig in die Kunststoffplatten integriert werden. Mit diesem Ansatz können wir eine Vielzahl von Strukturen, einschließlich großer Oberfläche Elektroden sowie optische Wellenleiter-Strukturen.

Unsere bisherigen Arbeiten mit Schrumpffolien haben auf dem Anwendungen aus einem Polystyrol-Spielzeug namens "Shrinky-Dinks". Konzentrierte ⁷ Kürzlich haben wir gezeigt, dass eine Polyolefin-Schrumpffolie dünne Folie zeigt eine 95% ige Reduktion der Fläche für High-Aspekt Vorlagen für Soft-Lithographie. ⁸ Durch die Kombination mit einem Low-Cost-Digital-Handwerk Cutter, konnten wir auch erreichen, relativ einheitlichen und konsistenten komplette mikrofluidischen Kanälen mit glatten Oberflächen, vertikalen Seitenwänden und hohem Aspektverhältnis Kanäle mit lateralen Auflösungen weit über das Tool verwendet werden, um sie abzuschneiden. ⁹ Wenn kombiniert mit leitfähigen Tinten oder Metalle, können wir interessante Strukturen nützlich für gedruckte Nano-Elektronik.

Referenzen

1. Von Ahn, EB Duoss, MJ Motala, X. Guo, S. Park, Y. Xiong, J. Yoon, RG Nuzzo, JA Rogers, JA Lewis, Science, 2009, 323,1590-1592.
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3. RA Potyrailo, WG Morris, Anal. Chem., 2007, 79, 45.
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7. A. Grimes, DN Breslauer, M. Lange, J. Pegan, LP Lee und M. Khine, Lab Chip, 2008, 8, 170-172.
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9. D. Taylor, D. Dyer, V. Lew, M. Khine, Lab Chip, 2010, DOI: 10.1039/c0047

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