Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
ОСНОВАН В 1909 ГОДУ
  • ВЕРСИЯ ДЛЯ СЛАБОВИДЯЩИХ
наверх

Плёнку с уникальными свойствами для гибкой углеродной электроники создали физики СГУ в составе исследовательского коллектива. Материал сохраняет свои характеристики даже при растяжении до 40 процентов и может найти применение в медицине. Результаты представлены в «Crystals». О научном достижении сообщают РИА Новости.

Перспективное направление в наноэлектронике – разработка полностью углеродных устройств, в основе которых лежат не традиционные полупроводники и металлы, а углеродные плёнки. Такие плёнки — один из наиболее обсуждаемых наноматериалов последних лет. Они обладают высокой проводимостью, прочностью и гибкостью, благодаря чему их используют в производстве полевых транзисторов, датчиков, диодов.
 
Плёнки также открывают путь к созданию гибкой и прозрачной нательной электроники. За счёт растяжимости материал повторяет движение тела, не теряя проводимость. Кроме того, плёнки можно использовать как «заплатки на сердце». При каждом сокращении сердечной мышцы материал растягивается, но сохраняет свою структуру, что обеспечивает стабильную работу «протеза».
 
Плёнки могут состоять, например, из монослойного графена (супертонкого материала с толщиной слоя в один атом) и однослойных углеродных нанотрубок (цилиндрических «решёток» из атомов углерода).
«Гибриды отлично подходят для создания углеродных плёнок, потому что состоят из 1D-структур (углеродных нанотрубок) и 2D-структур (графена). Когда они соединяются, появляются новые свойства. То есть мы можем за счёт различных концентраций настраивать нужное нам свойство: проводимость, прозрачность, растяжимость», — объяснила одна из авторов исследования, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики СГУ О.Е. Глухова.

С помощью компьютерного моделирования учёные СГУ, МИЭТ и Сеченовского университета получили углеродную плёнку с уникальными свойствами.

«Располагая графен и нанотрубки определенным образом и подбирая структурные параметры нанотрубки, можно добиваться многократного увеличения электрической проводимости в одном направлении токопереноса и её снижения в перпендикулярном направлении», — рассказала О.Е. Глухова.
Исследователи установили, что наибольший контроль над электропроводностью обеспечивает конфигурация с так называемой топологией островкого типа. В таких структурах нанотрубки и графен располагаются внахлёст, формируя зоны повышенной углеродной плотности, что увеличивает электропроводность плёнки.
«В одной из конфигураций сопротивление плёнки в одном направлении оказалось в 37 раз меньше, чем в перпендикулярном», — отметила О.Е. Глухова.

Исследование показало, что предлагаемый материал проводит ток в одном направлении лучше, чем в другом (анизотропные проводники). На основе полученной пленки с настраиваемыми электропроводными свойствами уже в ближайшем будущем возможно будет создать элементную базу наноэлектронных устройств.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда.