インクジェット印刷によるMXeneナノシートの作製

Shenzhen Universityの研究グループが、インクジェット印刷によりMXeneナノシートを開発しました。

この研究成果は、npj 2D Materials and Applicationsに掲載されています。

この記事は下記論文の紹介記事です。

論文：

Jiang, Xiantao, et al. "Inkjet-printed MXene micro-scale devices for integrated broadband ultrafast photonics." npj 2D Materials and Applications 3.1 (2019): 1-9.

https://www.nature.com/articles/s41699-019-0117-3

MXeneは、高度な電子フォトニクスデバイスの製造を促進する可能性のある、調整可能なバンドギャップ、低光学減衰、広帯域非線形光学応答を備えた新しい2D結晶材料として注目を集めています。

ただし、フォトニクスデバイス用の2D結晶の現在の調査では、再現性、スケーラビリティ、および互換性の制限が課題です。

一方で、インクジェット印刷は、小さな装置面積、基板/ジオメトリの互換性、スケーラビリティ、および低コストを備えた印刷光電子デバイス用の2D材料のメリットを活用する最先端の技術です。

実際、電極を構成するために還元酸化グラフェンを含む2次元材料の多種多様な材料が印刷インクに組み込まれています。

インクジェット印刷パターンの実現は、基材、インクのレオロジー特性、およびプリンターパラメーターの相互作用の結果です。

この課題に対し、同グループは、ファイバーと自由空間の両方の幾何学的形状を備えたレーザー共振器にMXeneナノシートを直接インクジェット印刷し、パルス幅が100フェムト秒になる近赤外から中赤外領域までの広範なスペクトル帯域の超高速レーザー動作を実現しました。

a.インクジェット印刷の概略図、b.吐出過程のストロボ画像、c.PETフィルムに印刷したロゴ、d – fおよびh – jガラス基板上に印刷されたドット、ストライプ、およびプレーン、スケールバー：100μm、g（I）サイドポリッシュドファイバー可飽和吸収体。（II）印刷（12層）および（III）光学顕微鏡で確認した印刷されていない側面研磨繊維。kインクジェット印刷されたMXene可飽和吸収体ミラー（npj 2D Materials and Applications HPより）

開発した方式は、適切に制御可能であり、安価で、バインダーを使用しないスケーラブルなインク配合により、MXeneの薄膜パターンを形成できます。

今回開発された汎用性の高いインクジェット印刷によるMXeneデバイスは、今後高度なMXeneフォトニクスデバイスの実現につながると期待できます。さらに、この研究が、統合された電子フォトニクス用の他のフルプリント2D結晶またはヘテロ構造を探求するインスピレーションを提供できることを願っているとのことです。

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