Особенности применения эвтектических расплавов на основе индия и галлия
Е.В. Мараева, Н.В. Пермяков, В.А. Мошников
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.760
Обзор
Аннотация: В кратком обзоре рассматриваются основные тенденции применения эвтектических расплавов на основе индия и галлия (EGaIn) в настоящее время. Приведены примеры использования EGаIn в транзисторах, конденсаторах, электродах, зондовых установках (в том числе с применением четырехзондовых методик). Рассмотрены основные свойства EGaIn, особенности растекания капли жидких расплавов EGaIn, приведена подробная схема точечно-контактного четырехзондового метода. Выявлены основные вопросы, обсуждаемые при применении EGаIn в области получения жидких электродов, включая возникновение оксидов галлия, возможность влияния пространственного окружения на каплю EGaIn и манипулирования микрокаплями. Установлено, что среди работ 2022 – 2023 годов большой сегмент занимают публикации в области гибкой электроники, интеллектуальных роботов, а также носимых устройств (например, создание метаткани, обладающей антибактериальным эффектом и способностью нагревания с низким энергопотреблением) и биомедицинских приложений (разработка умных перчаток для манипулирования жестами, измерение сердечного ритма насекомых).
Ключевые слова: эвтектические расплавы, EGaIn, жидкие зонды, гибкая электроника
- Мараева Евгения Владимировна – к.ф.-м.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
- Пермяков Никита Вадимович – к.т.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «СанктПетербургский государственный электротехнический университет, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
- Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Ссылка на статью:
Мараева, Е.В. Особенности применения эвтектических расплавов на основе индия и галлия / Е.В. Мараева, Н.В. Пермяков, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 760-776. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.760.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Zhao, Z. Smart eutectic gallium–indium: from properties to applications / Z. Zhao, S. Soni, T. Lee et al. // Advanced Materials. – 2023. – V. 35. – I. 1. – Art. №. 2203391 – 46 p. DOI: 10.1002/adma.202203391.
2. Пермяков, Н.В. Использование жидких зондов на основе эвтектического раствора для исследования проводящих свойств тонких пленок / Н.В. Пермяков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 338-344. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.338.
3. Permiakov, N. Investigation of the conductive properties of ZnO thin films using liquid probes and creation of a setup using liquid probes EGaIn for studing the conductive properties of thin films / N. Permiakov, E. Maraeva, A. Bobkov et al. // Technologies. – 2023. – V. 11. – I. 1. – P. 26-36. DOI: 10.3390/technologies11010026.
4. Бобков, А.А. Исследование явлений, возникающих при формировании фрактальных микроструктур в слоях поликарбоната, полиметилметакрилата, оксида индия–олова, оксида цинка / А.А. Бобков, В.Ф. Бородзюля, И.А. Ламкин и др. // Физика и химия стекла. – 2019. – Т. 45. – № 3. – С. 288-297. DOI: 10.1134/S0132665119010128.
5. Rothemund, P. Influence of the contact area on the current density across molecular tunneling junctions measured with EGaIn top-electrodes / P. Rothemund, C.M. Bowers, Z. Suo, G.M. Whitesides // Chemistry of Materials. – 2018. – V. 30. – I. 1. – P. 129-137. DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b03384.
6. Chiechi, R.C. Eutectic gallium–indium (EGaIn): a moldable liquid metal for electrical characterization of self-assembled monolayers / R.C. Chiechi, E.A. Weiss, M.D. Dickey, G.M. Whitesides // Angewandte Chemie International Edition. – 2008. – V. 120. – I. 1. – P. 142-144. DOI: 10.1002/anie.200703642.
7. Fassler, A. 3D structures of liquid-phase GaIn alloy embedded in PDMS with freeze casting / A. Fassler, C. Majidi. // Lab on a Chip. – 2013. – V. 13. – I. 22. – P. 4442-4450. DOI: 10.1039/C3LC50833A.
8. Fassler, A. Soft-matter capacitors and inductors for hyperelastic strain sensing and stretchable electronics / A. Fassler, C. Majidi // Smart Materials and Structures. – 2013. – V. 22. – № 5. – Art. № 055230. – 8 p. DOI: 10.1088/0964-1726/22/5/055023.
9. Tabatabai, A. Liquid-phase gallium–indium alloy electronics with microcontact printing / A. Tabatabai, A. Fassler, C. Usiak, C. Majidi // Langmuir. – 2013. – V. 29. – I. 20. – P. 6194-6200. DOI: 10.1021/la401245d.
10. Qin, D. Soft lithography for micro-and nanoscale patterning / D. Qin, Y. Xia, G.M. Whitesides // Nature Protocols. – 2010. – V. 5. – I. 3. – P. 491-497. DOI: 10.1038/nprot.2009.234.
11. Niskala, J.R. Tunneling characteristics of Au–alkanedithiol–Au junctions formed via nanotransfer printing (nTP) / J.R. Niskala, W.C. Rice, R.C. Bruce et al. // Journal of the American Chemical Society. – 2012. – V. 134. – I. 29. – P. 12072-12082. DOI: 10.1021/ja302602b.
12. Li, D. Rapidly measuring charge carrier mobility of organic semiconductor films upon a point-contact fourprobes method / D. Li, S. Li, W. Lu et al. // IEEE Journal of the Electron Devices Society. – 2018. – V. 7. – P. 303-308. DOI: 10.1109/JEDS.2018.2872714.
13. Yoshimoto, S. Highly anisotropic mobility in solution processed TIPS-pentacene film studied by independently driven four GaIn probes / S. Yoshimoto, K. Takahashi, M. Suzuki et al. // Applied Physics Letters. – 2017. – V. 111. – I. 7. – Art. №. 073301 – 4 p. DOI: 10.1063/1.4998949.
14. Bo, G. Recent progress on liquid metals and their applications / G. Bo, L. Ren, X. Xu et al. //Advances in Physics: X. – 2018. – V. 3. – I. 1. – P. 412-442. DOI: 10.1080/23746149.2018.1446359.
15. Khan, M.R. Giant and switchable surface activity of liquid metal via surface oxidation / M.R. Khan, C.B. Eaker, E.F. Bowden, M.D. Dickey // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2014. – V. 111. – I. 39. – P. 14047-14051. DOI: 10.1080/23746149.2018.1446359.
16. Kuo, P.H. Non-invasive Drosophila ECG recording by using eutectic gallium-indium alloy electrode: a feasible tool for future research on the molecular mechanisms involved in cardiac arrhythmia / P.H. Kuo, T.H. Tzeng, Y.C. Huang et al. // Plos Оne. – 2014. – V. 9. – I. 9. – Art. №. e104543 – 8 p. DOI: 10.1371/journal.pone.0104543.
17. Allioux, F.M. Applications of liquid metals in nanotechnology / F.M. Allioux, M.B. Ghasemian, W. Xie et al. // Nanoscale Horizons.– 2022. – V. 7. – I. 2. – P. 141-167. DOI: 10.1039/d1nh00594d.
18. Soh, E.J. AFM manipulation of EGaIn microdroplets to generate controlled, on-demand contacts on molecular self-assembled monolayers / E.J. Soh, H.P. Astier, D. Daniel et al. // ACS Nano. – 2022. – V. 16. – I. 9. – P. 14370-14378. DOI: 10.1021/acsnano.2c04667
19. Amini, S. Interplay between interfacial energy, contact mechanics, and capillary forces in EGaIn droplets / S. Amini, X. Chen, J.Q.I. Chua et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2022. – V. 14. – I. 24. – P. 28074-28084. DOI: 10.1021/acsami.2c04043.
20. Лашкова, Н.А. Способ оценки адгезионной прочности соединения пьезоэлектрических нанокристаллов с подложкой / Н.А. Лашкова, А.И. Максимов, В.А. Мошников. // Нано- и микросистемная техника. – 2019. – T. 21 – №. 2. – С. 73-82. DOI: 10.17587/nmst.21.73-82.
21. Пат. 2654385 Российская Федерация, МПК G01Q60/00 (2010.01), G01Q70/16 (2010.01), B82Y35/00 (2011.01). Измерительный зонд и способ его изготовления / Бородзюля В.Ф., Мошников В.А., Пермяков Н.В.; заявитель и патентообладатель Бородзюля В.Ф., Мошников В.А., Пермяков Н.В. – № 2017114837; заявл. 26.04.2017; опубл. 17.05.2018, Бюл. № 14. – 9 с.
22. Пат. 2635335 Российская Федерация, МПК G01N 19/04 (2006.01), G01N 27/00 (2006.01). Способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке / Лашкова Н.А., Максимов А.И., Алексеев П.А., Мошников В.А.; заявитель и патентообладатель Лашкова Н.А., Максимов А.И., Алексеев П.А., Мошников В.А. – № 2016122810; заявл. 08.06.2016; опубл. 10.11.2017, Бюл. № 31. – 8 с.
23. Kim, J.H. Effect of surrounding solvents on interfacial behavior of gallium-based liquid metal droplets / J.H. Kim, Y.J. Park, S. Kim et al. // Materials. – 2022. – V. 15. – I. 3. – P. 706-715. DOI: 10.3390/ma15030706.
24. Yu, L. Transportable, endurable, and recoverable liquid metal powders with mechanical sintering conductivity for flexible electronics and electromagnetic interference shielding / L. Yu, X. Qi, Y. Liu et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2022 – V. 14. – I. 42. – P. 48150-48160. DOI: 10.1021/acsami.2c14837.
25. Highly conductive, ultra-stretchable liquid metal composites engineered by magnetic field for robotic, wearable electronic, and medical applications. – Режим доступа: www.url: https://www.authorea.com/doi/full/10.22541/au.166177625.58898562. – 11.08.2023.
26. Dong, J. Hierarchically designed super-elastic metafabric for thermal-wet comfortable and antibacterial epidermal electrode / J. Dong, Y. Peng, X. Nie, et al. // Advanced Functional Materials. – 2022. – V. 32. – I. 48. – Art. № 2209762. – 12 p. DOI: 10.1002/adfm.202209762.
27. Tao, Y. Liquid metal-based flexible and wearable sensor for functional human–machine interface / Y. Tao, F. Han, C. Shi et al // Micromachines. – 2022. – V. 13. – I. 9. – P. 1429-1443. DOI: 10.3390/mi13091429.
28. Zhao, J. Rapidly reversible discoloration of liquid metal by contact or separation / J. Zhao, H. Li, X. Bi, et al. // Materials Chemistry and Physics. – 2022. – V. 291. – Art. № 126726. – 8 p. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.126726.