Новые подробности о нанотрубках, управляемых с помощью ионных жидкостей

На такой основе предполагается создание «умных окон» с управляемой прозрачностью, а в перспективе — и оптоэлектроники.

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»? Вот у вас есть мысли?

1_12.jpg Рис. 1. 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 (кратко об этом мы уже писали). Елена Бекьярова, Михаил Иткис и Ван Фэйху (Feihu Wang) бились над управлением 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.

2_13.jpg Рис. 2. 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 доступен для ознакомления в журнале Nature Photonics.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.7 (19 votes)
Источник(и):

1. Калифорнийский университет в Риверсайде

2. compulenta.ru