Ученые создали метод для предсказания свойств 2D-материалов, открывая путь к дешевой печатной электронике

Представьте носимые медицинские датчики, умную упаковку, гибкие дисплеи или одноразовые контроллеры для интернета вещей, которые производятся так же, как печатаются газеты. Именно это будущее обещают технологии на основе двумерных материалов, обрабатываемых в виде чернил. Однако до сих пор поиск подходящих материалов был делом случая.

Семейства материалов и механические критерии для расслоения. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64100-y

Международная группа исследователей, возглавляемая доктором Тяном Кэри из Тринити-колледжа в Дублине, разработала прогностическую модель, которая определяет, какие слоистые материалы можно успешно расслоить на ультратонкие нанолисты с помощью электрохимического метода. Этот процесс использует электрический ток для внедрения ионов между слоями материала, ослабляя связи и заставляя его расслаиваться на отдельные 2D-нанолисты.

«До сих пор не было способа предсказать, какие материалы будут вести себя подобным образом и давать нанолисты со свойствами, необходимыми для различных приложений. В результате лишь горстка 2D-материалов была обработана в сети печатных 2D-транзисторов», — пояснил доктор Кэри.

Ключевым открытием стало понимание, что для успешного расслоения «жесткость в плоскости» материала должна быть выше, чем «жесткость вне плоскости». Это означает, что материал должен быть более устойчив к деформации вдоль своих слоев, чем поперек них.

Используя эту модель, команда смогла идентифицировать десятки новых 2D-полупроводников. Ученые уже изготовили современные печатные транзисторы более чем из 10 новых материалов и создали на их основе первые в своем роде печатные схемы, включая цифро-аналоговые преобразователи и схемы для модуляции сигналов (BASK) — фундаментальные строительные блоки современной вычислительной техники.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Доктор Кэри также отметил, что работа помогла понять, что производительность таких транзисторов ограничена не дефектами внутри самих полупроводников, а контактами между отдельными нанолистами. Это знание поможет направить будущие усилия на улучшение этих соединений для следующего скачка в производительности.

В ближайших планах ученых — развитие этого направления и создание полноценной печатной электроники на основе полевых транзисторов (FET) и интегральных схем из двумерных материалов, что открывает путь к массовому производству недорогой, гибкой и высокопроизводительной электроники.

Больше информации: Tian Carey et al, Electronic properties and circuit applications of networks of electrochemically exfoliated 2D nanosheets, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64100-y

Источник: Trinity College Dublin