Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2015 17 сен

Сделан еще один шаг к электронике будущего

Факультет науки Копенгагенского университета

Когда исследователи размышляют об электронике будущего, они представляют себе, как в пробирку наливаются различные жидкости, затем пробирку встряхивают, чтобы хорошо смешать эти жидкости, а потом из пробирки на стол выливается компьютер. Такая область исследований называется «самособирающаяся молекулярная электроника». Однако взять химические вещества и реализовать их самосборку в электронные компоненты настолько же сложно, насколько фантастически это звучит. Тем не менее недавно группа исследователей из университета Копенгагена опубликовала в журнале ChemNanoMat сообщение о прорывном достижении в данной области.

Исследовательскую работу в рамках этого проекта возглавил Томас Джаст Соренсен (Thomas Just Sorensen), доцент Копенгагенского университета. Соренсен верит, что полученный результат является началом большого прорыва в науке.

Все соавторы Соренсена — студенты первого курса факультета нанонауки Копенгагенского университета. Это впечатляющее достижение стало результатом реструктуризации программы по развитию нанонауки в 2010 году, в основе которой лежали инструкции по проведению исследований. Затем программа была ориентирована на исследования, базирующиеся на обучении. Первое задание, полученное студентами, предполагало разработку и осуществление ряда экспериментов и их анализ. С тех пор новый подход к выполнению исследований дает хорошие научные результаты каждый год. Но только в 2013 году один из таких результатов был готов для публикации.

Электронные компоненты обычно изготавливаются в такой последовательности: вначале их наносят на кремниевую подложку, а затем все элементы рисунка, которые не являются частью компонента электроники, удаляют. Это так называемый нисходящий процесс производства. Молекулярная электроника дает возможность, используя методы, в основе которых лежит химия, изготавливать транзисторы, резисторы, ЖК-экраны, элементы солнечных батарей и т. п. В принципе, это означает, что компоненты электроники могут иметь меньшие размеры, меньшую стоимость и большую гибкость, а также обладать большей устойчивостью при различных внешних воздействиях. Но в то время как можно наносить чертеж интегральной схемы на кремний, молекулярные компоненты должны самоорганизовываться в конкретные структуры. Именно это и является основным препятствием на пути разработки методов объединения молекул и их самоорганизации в структуры с возможностью воспроизведения результатов.

Секретом успешного прорыва является... мыло. Молекулярные компоненты, превращающие самособирающуюся электронику в реальность, — это противогрибковые препараты, которые используются в различных дезинфицирующих средствах, кремах и косметике. Очищающие вещества убивают грибки, разрушая структуру их клеточных мембран. Данная способность также может быть использована для создания определенного порядка в молекулярных компонентах. Соренсен и его студенты экспериментировали, разливая растворы различных сортов мыла и моющих средств вместе с похожими на эти структуры химическими веществами. Затем смеси выливали на стеклянные пластины, чтобы определить произошла или нет организация «компонентов» под действием различных чистящих веществ.

В долгосрочной перспективе эти открытия проложат путь к разработке мощных и экономически эффективных силовых установок, преобразующих солнечную энергию в электричество, а также к созданию усовершенствованных технологий экранирования. Следует заметить, что молекулы, используемые в нанонаучной программе, не обладают функциональностью электроники. Сейчас ученые смогли получить некоторую структуру, просто смешивая правильно выбранные вещества. Даже случайно выбранные вещества оказались способными образовывать канавки и слои, так что теперь можно полностью управлять местоположением молекул и направлением их ориентации. На следующем этапе предполагается заложить в слои функциональность.