В настоящее время большая часть «начинки» смартфона состоит из кремния и других соединений, которые дорогие по стоимости и при этом легко ломаются, но при производстве почти 1,5 миллиардов смартфонов за год, производители непрерывно ищут что-то более прочное и менее дорогое.
Новый материал может положить конец поломке электронных устройств
Доктор Элтон Сантос из Школы математики и физики Королевского университета (Queen's University's School of Mathematics and Physics), Белфаст, работает с командой ученых из Стэнфорда, Калифорнийского университета (University of California), Калифорнийского государственного университета (California State University) и Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science) в Японии над созданием новых динамических гибридных устройств, которые смогут проводить ток и будут легкими, прочными и простыми в производстве.
Команда ученых обнаружила, что, объединяя молекулы C60, обладающие свойствами полупроводника, со слоистыми материалами, такими как графен и гексагональный нитрид бора (hBN), можно создать уникальную технологию, которая может революционизировать саму концепцию электронных устройств.
Найденная комбинация веществ работает, потому что hBN обеспечивает стабильность, электрическую совместимость и изоляцию графена, в то время как C60 может превращать солнечный свет в электричество. Любое интеллектуальное устройство, изготовленное из этой комбинации, выиграет от сочетания уникальных функций, которые одновременно не присутствуют ни в одном из материалов. Процесс, называемый кристаллизацией со связями Ван-дер-Ваальса, позволяет составным частям материала собираться заранее определенным образом.
Д-р Элтон Сантос пояснил: «Наши результаты показывают, что этот новый «чудо-материал» обладает такими же физическими свойствами, что и кремний, но он обладает улучшенной химической стабильностью, легкостью и гибкостью, что потенциально может быть использовано в интеллектуальных устройствах, которые будут ломаться значительно реже».
Создание этого материала также означает, что устройства будут потреблять меньше энергии, чем раньше, благодаря улучшенной архитектуре, поэтому становится возможным увеличение срока службы батарей и снижение вероятности удара электрическим током.
Исследование, которое было опубликовано в ACS Nano, открывает дверь для дальнейшего изучения новых материалов. Одна из проблем, которую еще предстоит решить в текущем исследовании команды, заключается в том, что и графен, и новый материал не имеют запрещенной электронной зоны, наличие которой является ключом к операциям включения-выключения, выполняемыми электронными устройствами.
Тем не менее, команда д-ра Сантоса уже рассматривает потенциальное решение- дихалькогениды переходных металлов. Они химически стабильны, имеют большие возможности для производства и запрещенную зону, сравнимую с кремнием.
Источник:
- Claudia Ojeda-Aristizabal, Elton J. G. Santos, Seita Onishi, Aiming Yan, Haider I. Rasool, Salman Kahn, Yinchuan Lv, Drew W. Latzke, Jairo Velasco, Michael F. Crommie, Matthew Sorensen, Kenneth Gotlieb, Chiu-Yun Lin, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Alessandra Lanzara, Alex Zettl. Molecular Arrangement and Charge Transfer in C60/Graphene Heterostructures. ACS Nano, 2017; 11 (5): 4686 DOI: 1021/acsnano.7b00551