Формирование микроструктур методами бесконтактной аэрозольной печати наночастицами
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation , 075-15-2024-560
Иванов В.В.1, Ефимов А.А.1, Борисов В.И.1, Уразов М.Н.
1, Корнюшин Д.В.1, Мусаев А.Г.1, Ворошилова В.А.1, Долгов В.А.1, Симоненко Н.П.2, Иванов М.С.1
1Московский физико-технический институт, Центр испытаний функциональных материалов, Долгопрудный, Московская обл., Россия
2Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Лаборатория физикохимии керамических материалов, Москва, Россия
Email: ivanov.vv@mipt.ru, efimov.aa@mipt.ru, borisov.vi@mipt.ru, urazov.mn@mipt.ru, korniushin.d@mipt.ru, musaev.ag@mipt.ru, voroshilova.va@mipt.ru, dolgov.va@mipt.ru, n_simonenko@mail.ru, ivanov.ms@mipt.ru
Поступила в редакцию: 29 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 29 апреля 2025 г.
Принята к печати: 29 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.
Проанализированы условия аэродинамической фокусировки аэрозольных потоков, обжимаемых потоком ограждающего газа, в условиях бесконтактной аэрозольной печати сухими наночастицами металлов и микроразмерными каплями чернил для формирования линий малой ширины на подложках. Численными оценками показано, что в процессах движения к подложке после выхода из сопла сферических наночастиц металлов при средних размерах более 70 nm числа Стокса достаточно высоки и отклонения их траекторий от оси потока составляют менее 1 μm, что подтверждает возможность использования аэродинамической фокусировки для печати сухими наночастицами. Аэрозольной печатью сухими наночастицами Au квазисферической формы получены массивы в виде линий шириной около 30 μm, показавшие высокое плазмонное усиление рамановского спектра низких концентраций красителя BPE (1,2-бис(4-пиридил)этилена) более 2· 104. Аэрозольная печать квазисферическими наночастицами Ag с одновременным лазерным спеканием позволила сформировать монолитные высокопроводящие микроструктуры с достаточно низким удельным сопротивлением, превышающим всего в 2.2 раза удельное сопротивление крупнокристаллического серебра. Ключевые слова: аэрозольная печать, аэродинамическая фокусировка, наночастицы металлов, плазмонное усиление, высоко проводящие микроструктуры.
- M.J. Renn. USA Patent 7108894B2 (2006)
- T. Seifert, M. Baum, F. Roscher, M. Wiemer, T. Gessner. Mater. Today Proc., 2, 4262 (2015)
- C.S. Jones, X. Lu, M. Renn, M. Stroder, W.-Sh. Shih. Microelectron. Eng., 87, 434 (2010)
- C. Yang, E. Zhou, S. Miyanishi, K. Hashimoto, K. Tajima. ACS Appl. Mater. Interfaces, 3, 4053 (2011)
- C.E. Folgar, C. Suchicital, S. Priya. Mater. Lett., 65, 1302 (2011)
- I. Grunwald, E. Groth, I. Wirth, J. Schumacher, M. Maiwald, V. Zoellmer, M. Busse. Biofabrication, 2, 14106 (2010)
- A.A. Efimov, G.N. Potapov, A.V. Nisan, V.V. Ivanov. Results Phys., 7, 440 (2017)
- K. Khabarov, D. Kornyushin, B. Masnaviev, D.N. Tuzhilin, A.A. Efimov, D.L. Saprykin, V.V. Ivanov. Appl. Sci., 10 (1), 246 (2020)
- K.E.J. Lehtinen, R.S. Windeler, S.K. Friedlander. J. Aer. Sci., 27, 883 (1996)
- N.S. Tabrizi, M. Ullmann, V.A. Vons, U. Lafont, A. Schmidt-Ott. J. Nanopart. Res., 11, 315 (2009)
- W.C. Hinds. Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. 2nd eds. (Wiley-Interscience, 1999)
- M.J. Mayo. Interna. Mater. Rev., 41 (3), 85 (2013)
- K. Khabarov, M. Nouraldeen, S. Tikhonov, A. Lizunova, A. Efimov, V. Ivanov. Nanomaterials, 11, 2701 (2021)
- М.Н. Уразов, В.А. Долгов, М.С. Иванов, В.В. Иванов, В.А. Ворошилова, Д.В. Корнюшин, В.И. Борисов. Патент РФ RU2828069C1. Бюл. N 28 (2024)
- S. Binder, M. Glatthaar, E. Radlein. Aer. Sci Tech., 9 (48), 924 (2014)
- S.V. Gaponenko, D.V. Guzatov. Pr. IEEE, 108 (5), 704 (2020)
- Н.Ю. Жигалов, В.Ф. Гольчевский, И.Л. Бадзюк. Вестник Московского ун-та МВД России, 2, 14 (2017)
- Т.Ю. Могильная, Ю.Л. Крит, Н.В. Морозова, В.В. Кувшинов, В.В. Слепцов, М.В. Федотикова, Л.Л. Пагава, М.Ю. Горожеев. ЭОМ, 6, 67 (2020)
- P.B. Johnson, R.W. Christy. Phys. Rev., 6 (12), 4370 (1972)
© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук