Tworzywa sztuczne a nanotechnologia
Urządzenia w nanoskali prezentują ogromny potencjał, choć ich wykonanie wciąż jest skomplikowane i kosztowne. Zintegrowanie tworzyw sztucznych ze strukturą urządzenia, tak aby stały się jej elementem, wydaje się obiecujące z punktu widzenia wielu możliwych zastosowań, ale prace nad taką techniką pozostają na wczesnym etapie zaawansowania. Celem finansowanego ze środków UE projektu SMONDEP (Scalable manufacturing of organic nano devices for electronics and photonics) było opracowanie nowych metod wytwarzania związków organicznych. Prace w ramach tego projektu pomogły przyspieszyć wdrożenie metod integracji tworzyw sztucznych z nowymi urządzeniami fotonicznymi, a także pokazać skalowalność i opłacalność nanoprodukcji. Prace koncentrowały się na osadzaniu chemicznym z fazy gazowej (CVD) oraz na metodzie przenoszenia wzorów opartej na technologii krzemowych nanomembran (SiNM). Celem było opracowanie nowych metod nanoprodukcji, które byłyby kompatybilne z tradycyjnymi metodami wytwarzania półprzewodników. Stosując metodę CVD, zespół zaprojektował i zbudował kilka elementów do urządzeń elektronicznych i fotonicznych. Znalazły się wśród nich m.in. pasywne falowody, siatki optyczne, kryształy fotoniczne i układy mikrosoczewek. Każdy element został poddany przez naukowców wielu testom i został przez nich scharakteryzowany. Wyniki ich prac wskazują, że polimerowe nanostruktury i cienkie powłoki o zróżnicowanej grubości mniejszej niż 5 nm mogą być wykonane na płaskim podłożu o wymiarach 20x20 cm. Wreszcie tempo osadzania może być precyzyjnie regulowane. Ponadto system CVD może być modyfikowany, tak aby elastyczne podłoże było kompatybilne z obróbką techniką roll-to-roll. System CVD oparty na metodzie roll-to-roll można z powodzeniem zastosować na podłożu o szerokości 1 m. Taki system mógłby być z łatwością zastosowany na większą skalę, tak aby objąć powierzchnię o wymiarach 1x1 m, przy czym koszty pozostałyby na takim samym poziomie. Naukowcy stwierdzili, że obróbka roll-to-roll jest bardziej odpowiednia dla zastosowań na większych powierzchniach, takich jak powłoki, natomiast w innych przypadkach lepiej sprawdziłby się system oparty na małych partiach. Metoda SiNM to wydajna i tania alternatywa dla tradycyjnych metod litograficznych. Niemniej jednak ta metoda miała zastosowanie tylko w przypadku małych partii systemów CVD. Aby tę metodę dostosować do dużych powierzchni lub techniki roll-to-roll, potrzebne są znaczne nakłady finansowe. Dlatego też ta metoda została uznana za nieekonomiczną. Nowe metody produkcji nanourządzeń, wypracowane w ramach projektu SMONDEP, są ważnym krokiem do stworzenia bardziej opłacalnych technik. Praca naukowców przyczyniła się do przyspieszenia procesu włączenia tworzyw sztucznych do nanotechnologii.
Słowa kluczowe
Tworzywa sztuczne, nanotechnologia, fotonika, SMONDEP, nanourządzenia