Grupa Kima z Massachusetts Institute of Technology (MIT) stworzyła ultracienkie membrany, które mogą posłużyć m.in. do produkcji lżejszych i dokładniejszych noktowizorów oraz nowoczesnych paneli fotowoltaicznych.
Technology.org poinformowało o pracach zespołu MIT dotyczących produkcji ultracienkich „skórek” wykorzystywanych w elektronice. Całość została opisana w artykule grupy prowadzącej projekt.
Naukowcy w ramach pokazu stworzyli cienką membranę z materiału piroelektrycznego, który wykrywa ciepło i wytwarza energię elektryczną w reakcji na zmiany temperatury. Czym cieńszy materiał tym lepiej spełnia swoje zadanie. Zespół stworzył najcieńszą w historii membranę o grubości 10 nanometrów i wykazał, że spełnia ona swoją funkcję.
Projekt umożliwi unowocześnienie czujników dalekiej podczerwieni, które mają zastosowanie w autonomicznej jeździe podczas mgły czy produkcji noktowizorów. W przypadku tych drugich jego zastosowanie może wyeliminować konieczność wykorzystania układu chłodzenia. Naukowcy pracują nad wykorzystaniem membrany w lżejszych, i bardziej precyzyjnych urządzeniach noktowizyjnych. Zdaniem uczestników projektu wynik ich pracy może zmniejszyć wagę oraz koszt samych urządzeń.
Membrana może mieć zastosowanie w innych dziedzinach jak pomiary środowiskowe i biologiczne.
Grupa Kima
Grupa Kima, jak nazywany jest zespół MIT, pracuje nad tworzeniem mniejszych, cieńszych i bardziej elastycznych materiałów do urządzeń elektronicznych. Ich zdaniem „skórki”, nad którymi pracują mogą być użyte w inteligentnych soczewkach kontaktowych, rozciągliwych ogniwach fotowoltaicznych i elastycznych wyświetlaczach.
Jeehwan Kim, prowadzący zespół, zapoczątkował metodę zdalnej epitaksji, polegającej na hodowaniu półprzewodników na monokrystalicznym podłożu, z ultracienką warstwą grafenu, który je oddziela. Podłoże pełni funkcję „rusztowania”, na którym rośnie nowy materiał, a grafen uniemożliwia przywieranie co ułatwia naukowcom zdjęcie membrany. Następnie podłoże może być ponownie wykorzystane.
Przełomowe odkrycie
Podczas prac zespół odkrył, że PMN-PT (materiał piroelektryczny) nie potrzebuje warstwy pośredniej, by móc go oddzielić od podłoża. Po oderwaniu był bardzo gładki co podkreśla Xinyuan Zhang, członkini grupy.
Kluczem do odkrycia było zrozumienie, że swoje właściwości materiał zawdzięcza ołowiowi. Uporządkowany układ atomów ołowiu, które posiadają duże „powinowactwo elektrownowe”, czyli jednocześnie przyciągają elektrony i zapobiegają przemieszczaniu się nośników ładunku oraz łączeniu z innymi materiałami, co ułatwia oderwanie membranę w dobrym stanie.
Technology.org / Marcin Karwowski
