Grafen zamiast krzemu

Pękające ekrany naszych smartfonów wkrótce przejdą do historii.

Aktualizacja: 12.06.2017 23:42 Publikacja: 12.06.2017 19:01

Rozwiązanie, które pozwoli nie tracić pieniędzy i nerwów

Rozwiązanie, które pozwoli nie tracić pieniędzy i nerwów

Foto: Fotolia

Międzynarodowy zespół naukowców opracował technologię, która pozwoli elektronice użytkowej pożegnać się z kruchymi elementami i tym samym ograniczyć straty użytkowników.

Obecnie większość podzespołów smartfonów jest wykonana z krzemu i innych związków, które są drogie i łatwo ulegają pęknięciom pod wpływem codziennego użytkowania. W zeszłym roku ok. 1,5 mld osób na świecie straciło telefon z powodu uszkodzeń ekranu i innych wrażliwych części urządzenia. Producenci poszukują czegoś bardziej trwałego i mniej kosztownego w produkcji.

Na rozwiązanie wpadł dr Elton Santos z Wyższej Szkoły Matematyki i Fizyki Uniwersytetu Queen's, który wraz z zespołem wybitnych naukowców z Uniwersytetu Stanford, Uniwersytetu Kalifornijskiego i Narodowego Instytutu Materiałoznawstwa w Japonii stworzył nowy hybrydowy materiał, który łączy niespotykaną prędkość przewodnictwa elektrycznego z lekkością i łatwością wykonania. Zespół stwierdził, że zestawiając cząsteczki półprzewodnikowe fulerenów C60 z warstwowymi materiałami, takimi jak grafen i heksagonalny azotek boru (hBN), można stworzyć unikalną technologię, która jest w stanie zrewolucjonizować koncepcję wszystkich inteligentnych urządzeń.

Połączenie hBN z grafenem było już testowane ok. dwóch lat temu przez naukowców z MIT (prof. Nicholasa Fanga i jego studenta Anshumana Kumara). Współpraca tych materiałów pozwoliła na niezwykle precyzyjne kontrolowanie fali światła, co może mieć zastosowanie w urządzeniach do obrazowania o wysokiej rozdzielności, m.in. w smartfonach.

Tańsze i trwalsze

W projekcie dra Santosa hBN zapewnia stabilność, kompatybilność elektroniczną z grafenem, podczas gdy C60 może przekształcić światło słoneczne w energię elektryczną. Dowolne inteligentne urządzenie wykonane z zastosowaniem tej kombinacji materiałów będzie czerpało korzyści z wszystkich ich unikalnych cech. Powiązane ze sobą będą poprzez wiązania van der Waalsa – siły wynikające ze wzajemnego oddziaływania elektronów i jąder w cząsteczkach.

„Nasze odkrycia pokazują, że ten nowy, cudowny materiał ma podobne właściwości fizyczne do krzemu, ale znacznie większą stabilność chemiczną, lekkość i elastyczność, które mogłyby być potencjalnie stosowane w urządzeniach inteligentnych i byłyby w dużym stopniu mniej podatne na złamania – wyjaśnia dr Elton Santos. – Ze względu na architekturę urządzenie zużywa też mniej energii niż dotychczasowe modele, co mogłoby zasadniczo poprawić żywotność baterii".

Projekt marzeń, jak nazywa go dr Santos, rozpoczął się od teoretycznej koncepcji połączenia hBN, grafenu i C60. Dokładność obliczeń w eksperymencie była znakomicie dopasowana do przewidywanego efektu, a nie jest to łatwe do osiągnięcia. Model miał kilka założeń, które okazały się właściwe. W tym przypadku naukowcy stworzyli produkt dokładnie odpowiadający wcześniejszym założeniom teoretycznym.

Coraz bliżej ideału

Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie „ACS Nano" łącznie z wnioskiem, że powodzenie eksperymentu otwiera drzwi do dalszej eksploracji nowych materiałów. Jedną z kwestii, które wciąż muszą zostać rozwiązane przez zespół, jest to, że grafen i nowa architektura materiałowa nie mają „luk w paśmie", co jest ważne przy przełączaniu się pomiędzy działaniami wykonywanymi przez urządzenia elektroniczne.

Zespół dra Santosa już teraz zastanawia się nad potencjalnym rozwiązaniem – przejściowymi dichlorocytami metali (TMD), które są bardzo stabilne chemicznie i posiadają odpowiednie, pożądane cechy. „Mamy nadzieję stworzyć w przyszłości prototyp urządzenia z udziałem TMD – wyjaśnia dr Santos. – Są to półprzewodniki, które rozwiązują problem luk elektronowych, więc mamy teraz perspektywy na prawdziwy tranzystor oparty na naszej technologii". ©?

masz pytanie, wyślij e-mail do autora: malwina.uzarowska@rp.pl

Międzynarodowy zespół naukowców opracował technologię, która pozwoli elektronice użytkowej pożegnać się z kruchymi elementami i tym samym ograniczyć straty użytkowników.

Obecnie większość podzespołów smartfonów jest wykonana z krzemu i innych związków, które są drogie i łatwo ulegają pęknięciom pod wpływem codziennego użytkowania. W zeszłym roku ok. 1,5 mld osób na świecie straciło telefon z powodu uszkodzeń ekranu i innych wrażliwych części urządzenia. Producenci poszukują czegoś bardziej trwałego i mniej kosztownego w produkcji.

Pozostało 85% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Materiał partnera
Technologie kwantowe: nauka tworzy szanse dla gospodarki
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska