Российские ученые нарисовали узор пленкой из углеродных нанотрубок
Такие пленки подходят для производства деталей для устройств связи шестого поколения и гибкой и прозрачной электроники
Деталь для гибкой и прозрачной электроники, а также для устройств связи шестого поколения, «нарисовали» нанотрубками по трафарету исследователи из Сколтеха, МФТИ и других научных центров. По словам ученых, способ оказался быстрым и недорогим. Как получить узорчатые пленки, ученые описали в статье в журнале Chemical Engineering Journal.
Существует два основных подхода к изготовлению узорчатых пленок из углеродных нанотрубок. Первый способ – сделать сплошную пленку и выжечь в ней отверстия, потеряв при этом большую часть материала, что не вполне экономично. Второй способ – сразу изготовить пленку с необходимым узором при помощи высокоточной литографии, что так же дорого. Дело в том, что последний метод сложный и тонкий, поскольку включает несколько шагов и требует работы с растворами, а жидкости загрязняют пленку примесями, ухудшая ее свойства.
«Наш коллектив предложил весьма эффективный способ изготовления сетчатых пленок из углеродных нанотрубок. Прежде их получали, буквально выжигая дырки в сплошной пленке. Идея в том, что пленка при этом становится прозрачнее ценой не слишком сильного падения электропроводности. В итоге мы имеем прозрачный проводник, к тому же гибкий, — все, что нужно для оптического электрода», – рассказал один из авторов исследования, старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Дмитрий Красников.
По словам ученого, такая сетчатая структура также может служить дифракционной решеткой – этот элемент пригодится в устройствах связи 6G. Кроме того, сетчатые пленки можно использовать в носимых биосенсорах для мониторинга пульса, дыхания и насыщения крови кислородом.
«У нашего подхода есть ряд преимуществ: воспроизводимость, сравнительная быстрота и дешевизна изготовления, а также гибкость. Мы не используем жидких растворов, что делает метод чище и обеспечивает высокое качество продукта», – объяснил научный руководитель исследования, профессор Альберт Насибулин из Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха.
По его словам, метод опережает высокоточную литографию и обеспечивает качество наравне с неэкономным подходом, в котором лишний материал выжигают из пленки. Кроме того, ученые могут делать не только сетчатые, но и иные узоры. Если говорить о соотношении прозрачности и проводимости, а это – основной показатель для оптических электродов, то у предложенной узорчатой пленки он в 12 раз лучше, чем у сплошной.
Чтобы создать узор, исследователи вырезают лазером из медной фольги шаблон необходимого рисунка, в данном случае – квадратной сетки. Шаблоном они перекрывают обычный мембранный фильтр из нитроцеллюлозы и напыляют на него мелкие частицы меди, которые формируют обратный рисунок. Если шаблон убрать и на обработанный таким образом фильтр нанести углеродные нанотрубки, они повторят геометрию шаблона, поскольку частицы меди препятствуют осаждению нанотрубок. Полученную сетчатую структуру можно без труда снять с фильтра: поскольку она не пристает ни к нитроцеллюлозе, ни к меди, достаточно прислонить к ней кусок стекла, резины или другого материала.
«Простота, легкость и относительная дешевизна изготовления структур на основе пленок из нанотрубок в сочетании с эффективным методом квазиоптической ТГц-спектроскопии открывают широкие возможности изготовления и оперативной аттестации самых разных двумерных структур на основе нанотрубок, которые могут сослужить службу при разработке элементов и устройств, использующих ТГц-излучение», – отметил один из авторов исследования, Борис Горшунов, заведующий лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ.
Ранее историю заселения окрестностей озера Шира по биохимическим данным впервые проследили красноярские ученые. Выяснилось, что количество органических веществ-индикаторов было выше в отложениях, соответствующих периодам повышенной антропогенной нагрузки.
