0
16945
Газета Наука Печатная версия

09.04.2024 17:16:00

Ученым удалось решить проблему создания нанотрубчатых электронных структур

Сквозь кремний и пластик


Принцип работы устройства синтеза речи. Гибкие проводники, наложенные на слои пластика. PDMS – слои пластика; М – слои магнитной индукции; Ма – слои магнитомеханического соединения.

Мы купаемся в океане энергии, но с трудом и задорого «ухватываем» лишь малую толику ее. Между тем простейшие клетки, даже не имеющие ядра, успешно конвертируют солнечные фотоны в необходимую им органику. Один из вариантов использования энергии нашего светила – кремниевые солнца панели. Но они дороги в производстве и эксплуатации, к тому же обещают экологические проблемы.

Поэтому давно вместо кремния предложено использовать перовскиты, названные в память о русском коллекционере-минералоге Перовском. Но и перовскиты не решают проблемы, связанные с солнечными батареями. Поэтому такой интерес вызвало сообщение австралийских ученых из университетов Сиднея и Мельбурна. Они в сотрудничестве с коллегами из Кембриджа наладили ленточное производство батарей. Свой продукт исследователи назвали гибким модулем фотовольтаики (получение электричества за счет энергии света), или гибкой ленточной электроникой. Основа ленты – это хорошо известный пластик РЕТ, или полиэтилен-терефталат, из которого делают пластиковые бутылки.

Движение электрона обеспечивают наночастицы окcида олова (SnO2), а перемещение возникающих при этом положительно заряженных дырок (hole) обеспечивает полимер Р3НТ (полимерная лента из поли-3-гексилтиофена). Ученые полагают, что создано ленточное производство солнечных батарей производительностью до миллиона квадратных метров солнечных батарей в год. При таких объемах стоимость 1 Вт электроэнергии составит около 0,7 долл. Благодаря такому ленточному производству Австралия может стать одним из глобальных производителей экологически чистой электроэнергии.

Научный апокриф гласит, что однажды немецкий химик-органик Фридрих Кекуле увидел во сне шесть обезьянок, ухватившихся друг за друга. Так будто бы в голове у Кекуле родилась формула замкнутого цикла бензола с парными связями валентных электронов соседних углеродов. Много позже из плоских углеродных «сетей» получили сначала геодезические сферы фуллеренов, а затем и однослойные нанотрубки SWNT (Single-Walled NanoTubes). Диаметр их настолько мал, что лишь 50 тыс. трубок составят толщину волоса. Углеродные нанотрубки обладают высокой, но неупорядоченной электропроводностью. То есть не только в нужном направлении. И это мешает их использованию в органической наноэлектронике.

6-12-2480.jpg
Углеродная нанотрубка с навитой на нее
цепью органического полупроводника
с металлическими вкраплениями. 
Иллюстрации Physorg
Если в ДНК и протеинах навивка спиралей строго упорядочена, то у красавиц пушкинских времен локоны завивались с разным «шагом». То же справедливо и для навивки металлических цепей на углеродные нанотрубки, которую сделали микроэлектроники Университета Дьюка в г. Дарэм (США). Результаты этой работы представлены в журнале «Труды АН США» (PNAS). Авторы показали, что шаг спирального хода полимерной цепи с металлическими «вкраплениями» позволяет регулировать ширину полосы пропускания и обращения проводимости. По мнению ученых, им удалось решить давно стоящую проблему создания нанотрубчатых электронных структур. Вполне возможно также создание специализированных полупроводников с полосами пропускания в несколько сотен миллиэлектрон-вольт. Для сравнения: импульсы, идущие по нервным отросткам, измеряются десятками милливольт.

Полимеры и миниатюризация позволяют вторгаться в ранее «запретные» области. Речь, в частности, идет о созданной в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса носимой умной магнитоэластичной биоэлектроники. С ее помощью люди, утерявшие способность говорить в результате поражений гортани, могут вновь обрести дар речи. Согласно описанию, модуль весит всего 7,2 г, «клеится» на шею, улавливая сокращения мышц. Искусственный интеллект способствует быстрому обучению модуля приходящим импульсам и преобразованию их в акустические колебания, то есть – в звучащие слова.

Основа модуля представляет собой PDMS: полидиметил-силоксан (S – полупроводниковый кремний). Точность воспроизведения слов с ИИ-ассистентом достигала в лабораторных условиях 94,86%. Сокращение мышц при произношении близких по звучанию слов, например make и Mark, «сбивало» ИИ с толку. Тем не менее он прекрасно справлялся с задачей, когда такого рода слова разделялись контекстом в предложениях. 


Читайте также


Модернизация Боткинской больницы идет успешно

Модернизация Боткинской больницы идет успешно

Елена Крапчатова

Исторические корпуса клиники были капитально отремонтированы, она получила новое оборудование и новый статус

0
191
Ежегодный инвестиционный налоговый вычет установлен в 150 миллиардов рублей

Ежегодный инвестиционный налоговый вычет установлен в 150 миллиардов рублей

Ольга Соловьева

Промышленники просят расширить список поддерживаемых правительством отраслей

0
229
Путин или Мишустин повезут в Баку новую климатическую стратегию

Путин или Мишустин повезут в Баку новую климатическую стратегию

Михаил Сергеев

Россия расскажет на СОР29 о создании системы углеродного мониторинга

0
260
Квартира, дача и машина не помогают преодолевать финансовые шоки

Квартира, дача и машина не помогают преодолевать финансовые шоки

Анастасия Башкатова

0
323

Другие новости