Ученые Сколтеха запатентовали инновационный метод синтеза графеновых структур, благодаря которому теперь можно будет создавать функциональные графеновые компоненты любой заданной формы со 100-нанометровым разрешением. Делать это можно на гибкой прозрачной подложке — это закроет объемный сегмент потребностей сферы электроники в гибких и прозрачных составляющих.
Благодаря предложенному учеными подходу теперь можно в полной мере избежать образования дефектов, появляющихся в общепринятом в настоящее время технологическом процессе переноса графена между подложками, что, естественно, провоцирует снижение качества.
— Когда заходит речь о гибкой и прозрачной электронике, обычно, в первую очередь, говорят о более портативных нательных сенсорах для того же мониторинга пульса или дыхания, насыщения кислородом крови, которые пересылают данные на телефон или фитнес-браслет, — рассказал один из изобретателей, аспирант Сколтеха Алексей Шиверский. — Но представьте себе: если технология становится действительно доступной, массовой, эффективной. Она должна быть будет повсюду. Как робот-пылесос с вайфаем, чайник с блютусом… Сначала вам начинает казаться, что такие «прибамбасы» вам и вовсе не нужны. Но потом к ним привыкаешь очень быстро, воспринимаешь как удобство. И потом без этого не комфортно. Так что гибкая и прозрачная электроника в будущем будет повсюду.
Сейчас эту роль проводника в гибкой прозрачной электронике играют внедренные в стекло или полимер металлические сетки.
Как правило, используются серебро, медь, и, если вести речь о самых дорогих устройствах, тогда уже платина или золото.
По словам специалистов, проблема заключается в том, что в случае металлических сеток, используемых для нагревания стекла, с прозрачностью есть проблемы.
— Сетки неплохо справляются, но все-таки, даже самая тонкая сетка будет «съедать» почти треть проходящего через нее света, — рассказали ученые.
Так что графен – настоящее спасение.
Он просто идеален в плане электропроводности, более прозрачен и менее заметен:
— А металлические сетки часто видны невооруженным глазом, — добавили изобретатели.
Также ряд исследований показал, что у графена более внушительная усталостная прочность при изгибе, чем у металлических сеток.
— Это означает, что он будет служить дольше в качестве гибкого элемента, — рассказали ученые.
Сырье для производства графена всегда несравнимо дешевле и экологичнее, чем для чистых металлов. И в отличие от серебра и меди графен не окисляется.
— Правда, есть одна трудность на пути к массовому применению графена в гибкой прозрачной электронике и связана она с проблемой переноса материала с временной подложки, на которой и делается синтез, на постоянную, которая сообщает ему форму, нужную для данного устройства, — пояснил Шиверский. – В настоящее время мы используем для этого метод Ленгмюра — Блоджетт. Но у него есть проблемы с масштабированием. Также он привносит в графен дефекты и делает хуже все его характеристики. Так что нам ничего не оставалось, как найти ему альтернативу.
Ученые Сколтеха разработали метод, предполагающий, что временная подложка будет соответствовать итоговой форме. Постоянную подложку будут наносить со стороны графеновой пленки, после чего удалять временную.
Так как графен сразу осаждается в нужной форме, натягивать его не нужно – он сразу правильно ложится на подложку, и никаких складок не образуется.
При этом благодаря 3D форме исходной подложки возможности использования расширяются — электронные схемы необязательно делать плоскими.
По словам другого автора патента, старшего преподавателя Сколтеха Сергея Абаимова, в настоящем патенте раскрывается оптимальный и конкретный метод, уже испытанный в лаборатории:
— На медной каталитической подложке делают маску из фотополимера в форме нужной графеновой структуры, — рассказал он. – Потом подложку покрывают слоем хрома. После полимер просто удаляется. На ней остается негативная маска из хрома нужной формы.
Что касается самого патента, что Абаимов добавил, что волне ожидали неоднократного прохождения через несколько редакций. Реальность оказалась другой:
— К моему удивлению, заявку на такой сложный многоуровневый патент одобрили практически сразу, — рассказал он. – Были только правки технического характера. Мы надеемся, что наша работа отыщет себе широкое применение и обеспечит России передовые технологии в сфере гибкой и прозрачной электроники».
Ранее LIVE24 сообщало о том, что российские ученые под Калугой создают первую систему раздачи интернета с дирижаблей для Чукотки и труднодоступных районов регионов РФ.