Новости перспективных технологий

Нанотрубками можно управлять с помощью ионных жидкостей

Изображения с сайта compulenta.computerra.ru

Углеродные нанотрубки со стенками одноатомной толщины в силу малых размеров давно рассматриваются как кандидаты для пополнения элементной базы микроэлектроники. Но у такого применения есть серьёзная проблема: как контролировать нанотрубки для переключения их между двумя основными состояниями, соответствующими «единице» и «нулю»?

Свет, падающий на углеродную нанотрубку, в представлении художника (иллюстрация Sandia Labs).

Учёные под руководством Роберта Хэддона (Robert C. Haddon) из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) непреднамеренно нашли один такой способ. Елена Бекьярова, Михаил Иткис и Ван Фэйху (Feihu Wang) бились над управление прозрачностью углеродных нанотрубок приложением к ним электрического поля.

Успех был сомнительным: слишком мощное требовалось поле, а изменения в прозрачности были минимальными. «Но когда мы поместили на плёнку из углеродных нанотрубок тонкий слой ионной жидкости [расплавленные соли с малой температурой плавления], то обнаружили, что изменения в прозрачности плёнки усилились в 100 раз...» — рассказывает Михаил Иткис.

Как это происходит? Когда положительные и отрицательные ионы взаимодействуют с нанотрубками, способность последних накапливать и хранить электрический заряд многократно увеличивается. В итоге плёнка из таких нанотрубок резко меняет прозрачность, частично подобно тому, как стекло визуально темнеет при сильном солнечном свете.

Как уверены исследователи, контролируя таким образом прозрачность, можно попробовать создать электронику с куда более миниатюрной элементной базой. Другим перспективным приложением они считают «умные окна» — популярное в последнее время направление, нацеленное на создание стёкол, которые слабо пропускали бы солнечное излучение, когда снаружи жарко, и становились бы полностью прозрачными при похолодании. Поскольку прозрачность таких окон управляется настенным переключателем, в теории это позволяет повышать количество света, попадающего в комнату зимним днём, и снижать теплопотери с ИК-излучением зимней ночью. Летом, разумеется, регулировка прозрачности происходит по обратному сценарию.

Схема контроля прозрачности плёнки из нанотрубок, разработанная исследователями. Синим показаны сами плёнки из нанотрубок с толщиной стенок в один атом. В центре оранжевым выделена ионная жидкость. (Иллюстрация R. Haddon et al.)

Производство нанотрубок очень молодо и всё ещё весьма недёшево. Однако Елена Бекьярова уточняет: в плёнку, с которой исследователи приводили эксперименты, не нужно «упаковывать» слишком много нанотрубок. Поскольку они в тысячу раз тоньше человеческого волоска, небольшого количества хватает для покрытия огромной площади — а значит, даже при сегодняшних ценах «умные окна» на их базе по меньшей мере будут вполне экономически состоятельными.

Отчёт об исследовании (за «жалкие» €30) доступен для ознакомления в журнале Nature Photonics, а также (бесплатно) здесь.

Информация с сайта compulenta.computerra.ru по материалам Калифорнийского университета в Риверсайде.

Автор оригинального текста: Александр Березин.