Российские исследователи сделали шаг, который может заметно ускорить развитие носимой электроники и технологий дополненной реальности. В Институте теплофизики СО РАН создали ультратонкую, прозрачную и электропроводящую плёнку из золота толщиной всего… 3 нанометра. Это примерно в 30 000 раз тоньше человеческого волоса.
На первый взгляд новость звучит как что-то из мира высоких материй, но потенциальные применения этой разработки вполне приземлённые — и, что важнее, массовые. В будущем такие плёнки смогут стать основой умных контактных линз, гибких экранов, медицинских датчиков и даже элементов одежды с электроникой.
Почему это важно
Чтобы создавать компактные и при этом прочные и гибкие электронные устройства, нужны прозрачные проводящие материалы. Сегодня чаще всего используют индий-оловянный оксид (ITO), но у него есть минусы — хрупкость, сложность производства и высокая стоимость.
Золото отлично проводит электричество, не окисляется и биосовместимо, что делает его идеальным для медицинских и офтальмологических устройств. Но была проблема: до сих пор невозможно было получить настолько тонкую и при этом непрерывную золотую плёнку без сложных и дорогих процедур вроде охлаждения подложки до экстремально низких температур.
Именно это ограничивало применение материала.
Российские учёные нашли способ обойти это техническое препятствие — и сделали то, что ранее считалось почти невозможным.
В чём инновация
При осаждении золота на поверхность оно сначала формирует разрозненные наночастицы, которые не проводят ток. Чтобы получить проводящую плёнку, нужно превысить так называемый порог перколяции — минимальную толщину слоя, при которой частицы соединяются в единую сеть.
Раньше для достижения этого приходилось:
- использовать подслои,
- сильно охлаждать поверхность,
- увеличивать толщину плёнки.
Учёные из СО РАН подошли к задаче нестандартно. Они управляли порогом перколяции с помощью изменения площади лазерного пятна на золотой мишени. Такой подход позволил добиться двух ключевых результатов:
- снизить порог перколяции до рекордно низкого уровня,
- создать непрерывную плёнку толщиной всего 3 нанометра, причём без подслоев и без криогенного охлаждения.
Это научный прорыв мирового уровня. Более того, технология не просто лабораторная — она потенциально уже подходит для масштабирования.
Где это может пригодиться
Ультратонкие и гибкие золотые электроды — это новый фундамент для целого поколения девайсов. Прежде всего — для носимой электроники.
1. Умные контактные линзы AR
Самое яркое будущее применение — создание дополненной реальности прямо на зрачке, без громоздких очков.
Такая плёнка:
- прозрачна,
- гибкая,
- биосовместима,
- не мешает прохождению света.
Это открывает путь к линзам, способным показывать текст, навигацию, уведомления или медицинские показатели.
2. Сенсорные экраны нового поколения
Тонкие, гибкие, полупрозрачные дисплеи для смартфонов, браслетов или складных гаджетов.
Применение золота позволит повысить:
- прочность,
- гибкость,
- долговечность экранов.
3. Солнечные панели
Золотая плёнка может повысить эффективность преобразования солнечной энергии в электричество.
4. Медицинские датчики
Имплантируемые или носимые датчики, которые должны быть максимально тонкими, мягкими и точными.
Особенно важны в телемедицине и мониторинге хронических заболеваний.
5. Умная одежда и аксессуары
Электропроводящие элементы можно будет внедрять прямо в ткань — и они не будут ломаться при изгибе.
Российский прорыв в глобальном контексте
Технология идеально вписывается в мировую тенденцию развития гибкой электроники. Причём страны БРИКС в последние годы делают всё больше открытий в смежных областях:
- Индия — создала квантовый алмазный микроскоп для наблюдения магнитных полей с уникальной точностью.
- Китай — представил роботизированный манипулятор, который ощущает прикосновение всей поверхностью и способен выполнять тонкие движения.
Теперь Россия добавила в эту копилку собственный прорыв.
Что дальше
Сейчас перед разработчиками стоит две основные задачи:
- Масштабировать производство — адаптировать технологию под промышленное использование.
- Интегрировать плёнку в реальные устройства — протестировать в медицинских датчиках, линзах, экранах и т. д.
Если эти этапы пройдут успешно, Россия сможет претендовать на лидерство в области гибкой электроники, наноматериалов и офтальмологических технологий.
И тогда ультратонкая золотая плёнка может стать основой умных линз, которые мы увидим уже в ближайшие годы.