El primer celular lanzado en 1983, era del tamaño de un ladrillo y pesaba dos libras y media. El Apple Watch más nuevo, lanzado este otoño, pesa 1.1 onzas.

Este tipo de saltos tecnológicos han sido posibles al encontrar formas nuevas e inventivas de combinar materiales, que puede empaquetar más información y circuitos en paquetes cada vez más pequeños.

En una primera científicos de la Universidad de Chicago, en colaboración con investigadores de la Universidad de Cornell y el Laboratorio Nacional Argonne, he descubierto un fácil, forma eficiente de cultivar películas extremadamente delgadas de materiales orgánicos. Los resultados, publicado el 7 de noviembre en Ciencias , podría ser un trampolín hacia la electrónica o tecnologías futuras con nuevas habilidades.

Los científicos han sabido durante mucho tiempo cómo hacer capas extremadamente delgadas, de hasta unos pocos átomos de espesor, a partir de materiales inorgánicos. Así es como los teléfonos móviles se han reducido de tamaño y los paneles solares han aparecido en los techos de todo el mundo. Pero duplicar ese proceso de fabricación con materiales orgánicos (en el sentido químico, es decir, algo que contenga carbono) ha sido complicado.

"Si puede convertir materiales en capas atómicamente delgadas, puede apilarlos en secuencias y obtener nuevas funciones, y hay algunas buenas razones para pensar que las películas orgánicas podrían ser realmente útiles, "dijo Yu Zhong, investigador postdoctoral y coautor del artículo. "Pero hasta ahora ha sido un gran desafío controlar el grosor de la película, y hacerlos en grandes cantidades ".

Afortunadamente, El profesor de química e ingeniería molecular Jiwoong Park es un experto en innovar en nuevas formas de hacer películas ultrafinas, ya sea cosiendo hojas cristalinas o apilando películas como Post-Its.

En este caso, el equipo se inspiró en la obstinada separación que ocurre cuando se mezclan dos líquidos que no se mezclan, como aceite y agua. En esencia, utilizaron la línea que se forma entre ellos como un molde para crear un delgado perfecto, película plana.

Llenan un reactor hasta la mitad con líquido A, luego agregue el líquido B. En la línea donde los dos se encuentran, utilizan un tubo diminuto para inyectar el resto de los ingredientes, que se ensamblan en una película. Luego, los científicos evaporan o drenan los líquidos, y la película se desliza suavemente hacia abajo para descansar intacta.

"Si lo piensas como tela, hasta la fecha, la gente solo ha podido hacer parches, y estos son rollos gigantes de tela, "Dijo Park.

Notablemente, la película crece en un movimiento continuo, por lo que no hay uniones incómodas entre parches. Adicionalmente, se puede realizar a temperatura ambiente, un procedimiento mucho más eficaz que las temperaturas extremadamente altas que normalmente se necesitan para fabricar películas inorgánicas.

El método también proporciona una forma innovadora de combinar capas orgánicas e inorgánicas. "Los materiales inorgánicos y orgánicos tienen diferentes fortalezas y debilidades que podrían complementarse entre sí, pero las condiciones para cultivarlos son tan diferentes que ha sido un desafío lograr que se lleven bien, "dijo el estudiante de posgrado Baouri Cheng, el otro co-primer autor del artículo.

En este método, aunque, "poner un sustrato inorgánico en el suelo del reactor, y ahora tienes un bonito bocadillo, "Dijo Park.

Probaron cómo funcionan las películas como condensadores eléctricos, y encontró un buen desempeño, una señal alentadora para la electrónica.

Pero el equipo tiene muchas más ideas:nanorobots, una tela que se dobla o se endereza cuando se expone al agua o la luz, membranas para filtrar agua o impulsar baterías, sensores que detectan toxinas, e incluso bits para las computadoras cuánticas del futuro.

"Esta es realmente una demostración de una plataforma general para integrar polímeros, ", Dijo Zhong." Podemos ver una multitud de usos y oportunidades, y ya estamos investigando algunos de ellos ".

Investigadores postdoctorales de UChicago Chibeom Park, Andrew Mannix, Jae-Ung ​​Lee, Joonki Suh y Kibum Kang y los estudiantes graduados Fauzia Mujid, Sarah Brown y Kan-Heng Lee también fueron coautores del estudio, así como Steven Sibener, el Profesor Distinguido de Química Carl William Eisendrath en UChicago; El profesor David Muller y la estudiante de posgrado Ariana Ray en la Universidad de Cornell; y el científico del Laboratorio Nacional Argonne Hua Zhou.

El equipo utilizó la instalación de nanofabricación Pritzker de la Universidad de Chicago y el Centro de ciencia e ingeniería de investigación de materiales, así como la Fuente de Fotones Avanzada en el Laboratorio Nacional de Argonne. Park está trabajando actualmente con el Centro Polsky de Emprendimiento e Innovación de la Universidad de Chicago para avanzar en el descubrimiento.