Ученые МФТИ создали чернила из нанокристаллов для печати фоточувствительных элементов

Сотрудники Центра испытаний функциональных материалов МФТИ разработали новый тип чернил на основе нанокристаллов сульфида индия-серебра (AgInS₂) для прямой печати фоточувствительных элементов. Ученым впервые удалось получить стабильный коллоидный раствор, который можно наносить на подложку с помощью микроплоттера, минуя сложные и дорогие этапы послойной обработки.

Коллоидные квантовые точки — это полупроводниковые кристаллы размером несколько нанометров, способные светиться и поглощать свет в различных диапазонах длин волн, в зависимости от их размера. Это свойство делает их идеальными кандидатами для создания дисплеев, солнечных батарей и фотодетекторов нового поколения. Однако они имеют существенное ограничение: их синтез требует использования длинных органических молекул-стабилизаторов — изолирующих лигандов, которые окружают каждый нанокристалл и мешают электрическому току проходить между ними. Чтобы сделать пленку проводящей, ученым приходится прибегать к многоэтапной процедуре замены изолирующих лигандов на короткие молекулы непосредственно в уже нанесенном слое. Это неэффективно и сложно технологически.

Ученые МФТИ предложили заменить изолирующие лиганды еще на этапе получения коллоидного раствора, превратив его сразу в готовые к печати «чернила». Объектом исследования стал сульфид индия-серебра — полупроводниковый материал, который все чаще рассматривается как экологически безопасная альтернатива широко используемому, но токсичному селениду кадмия.

«Нам впервые удалось получить чернила на основе коллоидных нанокристаллов с заменой лигандов еще на начальном этапе. Наш подход позволяет заменить громоздкую процедуру замены на простой одностадийный процесс в растворе, что критически важно для масштабирования технологии. Обычно коллоидные квантовые точки, используемые для получения фоточувствительного слоя, имеют толстый слой изолируемой шубы из лигандов. Но в процессе создания пленки нам требуется процедура «переодевания», так как в конечном продукте эта шуба уже мешает. Изготовление чернил позволяет нам готовить коллоидный раствор сразу без шубы, но здесь возникает уже следующая проблема: такие системы очень плохо живут. Поэтому чернила не использовались. Но в ходе исследований нам впервые удалось зафиксировать стабильное состояние и получить конечный фоточувствительный слой с уже замененными лигандами», — рассказал руководитель исследования, старший научный сотрудник Центра испытаний функциональных материалов МФТИ, кандидат химических наук Иван Шуклов.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации