Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса - это собрание атомарно тонких двумерных кристаллических материалов, обладают прекрасными свойствами проводимости для использования в современных электронных устройствах. Известным примером двумерного полупроводника будет графен, состоящий из сотовой решетки атомов углерода толщиной всего в один атом. Ранее разработка гетероструктур Ван-дер-Ваальса была ограничена сложными и трудоемкими ручными операциями, необходимыми для их производства. Двумерные кристаллы, полученные путем эксфолиации сыпучего материала, нужно было идентифицировать, собирать, а затем укладывать вместе вручную. Такой процесс явно не подходит для промышленного производства электронных устройств с вандерваальсовы гетероструктурами.
Группа японских ученых из Института промышленной науки при Токийском университете решила эту проблему, разработав автоматизированного робота, который значительно ускоряет сбор двумерных кристаллов и формирования вандерваальсовы гетероструктур. Робот состоит из автоматического высокоскоростного оптического микроскопа, который обнаруживает кристаллы и записывает их положения и параметры в компьютерную базу данных. Специальное ПО проектирует гетероструктуры, используя информацию в базе данных. Затем гетероструктура собирается роботизированным оборудованием, управляемым компьютерным алгоритмом.
Результаты работы были опубликованы в Nature Communications.
«Робот может найти, поднять и собрать двумерные кристаллы в небольшом ящике», говорит автор работы Сатору Масубучы. «Он способен находить до 400 графеновых хлопьев в час, что гораздо быстрее, чем если делать это вручную».
Собирая графеновые хлопья гетероструктуры Ван-дер-Ваальса, робот сумел составить до четырех слоев в час. С его помощью создали вандерваальсовы гетероструктуру (на фото выше) с 29 слоев графена и шестиугольного нитрида бора (другого распространенного полупроводника). Рекордное количество слоев, изготовленных вручную, была 13, поэтому робот значительно превзошел людей в способности к этой операции.
Разработка такого робота значительно ускорит и улучшит производство гетероструктур и их использования в электронных устройствах, шаг за шагом приближая нас к созданию устройств, содержащих дизайнерские материалы на атомном уровне.
источник