由无数有机分子构成的纳米级薄膜。
扫描隧道电子显微镜下的纳米薄膜。
据美国“物理学”网站11月8日报道，美国芝加哥大学、康纳尔大学和阿贡国家实验室的研究人员首次发现了一种可以培育出超薄有机纳米膜的简单、高效的方法。该成果有望成为未来电子产品的“垫脚石”。相关研究成果发布于《科学》杂志。
科学家们很早就掌握了用无机材料制备原子级薄层的方法。得益于此，手机的尺寸缩小了，太阳能电池板如雨后春笋般出现在世界各地的建筑物屋顶。然而，在有机材料领域复制这种无机材料制造过程却非常困难。论文作者、博士后研究员Yu Zhong说：“如果能制造出原子厚度的薄层，并按序堆叠，就有可能得到新的功能材料。然而，控制薄膜厚度和薄膜的量产，都是极具挑战性的课题。”
化学和分子工程学教授Jiwoong Park是制造超薄薄膜的专家。Park等从不混溶液体的分离中获得了灵感。他们在反应器中依次注入液体a和液体b，然后用小管在界面处注入剩余化学成分，构成薄膜。随后，Park等采用蒸发或者分液的方法排除多余液体，一张完整的薄膜就滑落出来了。Park评价说：“将薄膜制造想象成织布的话，此前工程师们只能做‘补丁’，现在我们已经能够做出完整的‘卷布’。”值得注意的是，薄膜的制造过程是连续的，不会产生笨拙的“连接点”。此外，薄膜的制造可以在室温条件下进行，这比制造无机薄膜需要的超高温度条件温和得多。
Park等还找到了一种结合有机-无机材料的新方法。论文作者、研究生Baouri Cheng说：“无机材料和有机材料各有优劣势，两者可以互为补充。然而，它们的制造条件差异很大，如何让两者‘和睦相处’是值得我们思考的问题。”Park等在反应器底层添加了一块无机基质，用前面提及的界面法成功制造出了有机-无机夹层材料。
Park团队测试了薄膜的电性能，结果显示良好。这对电子产品来讲是一个振奋人心的信号。研究人员还希望将新薄膜用于纳米机器人、功能织物、传感器、过滤器以及量子计算机。Zhong说：“这是一个整合平台。我们发现了大量的潜在应用方向，并已经开始开展部分研究工作。”
目前，Park正在与芝加哥大学的波尔斯基创业与创新中心合作，以寻求推进这一发现。
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编译：雷鑫宇
审稿：阿淼
责编：张梦
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2019-11-teeny-tiny-enable-electronics.html
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