Получен экзотический материал для создания гибких электродов

Международная команда исследователей при поддержке Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) продемонстрировала ультратонкие листы экзотического материала, который сохраняет прозрачность и высокую проводимость даже после тысячекратного сгибания, складывания и сминания подобно бумаге.

Результат этой работы важен уже потому, что открывает перед целым классом необычных материалов, называемых топологическими изоляторами, возможные области их практического применения: гибкие прозрачные электроды для солнечных батарей, сенсоров и оптических коммуникаторов. Подробности исследования можно найти в журнале Nature Chemistry.

Итак, получены и всесторонне исследованы образцы материала, в котором одноатомные слои висмута и селена чередуются, образуя пятислойную структурную единицу (юнит). Селеновые связи между отдельными юнитами слабы, что обеспечивает высокую эластичность и долговечность. Неожиданно оказалось, что новый материал обладает ещё и свойствами так называемого топологического изолятора (несмотря на то что поверхность материала является проводником, внутри объёма он изолятор). Правда, потенциал топологических изоляторов в фундаментальных исследованиях и практических применениях до сих пор не был определён.

Поскольку в структуре сульфида висмута доминируют атомы поверхностного слоя, материал является исключительно хорошим электрическим проводником, не хуже золота. Однако, в отличие от золота, селенид висмута прозрачен для инфракрасного света, воспринимаемого нами как тепло. В то время как около половины всей солнечной энергии, достигающей земли, приходит в форме инфракрасного излучения, сегодня практически нет солнечных батарей, способных реально абсорбировать и конвертировать этот свет в электричество (на массовом рынке их нет вовсе). Прозрачные электроды на поверхности большинства фотогальванических ячеек или не пропускают ИК-излучение, или слишком хрупки, или обладают недостаточной проводимостью.

Таким образом, новый материал стал неожиданным решением этой давней проблемы, способным существенно расширить спектр абсорбируемого фотогальваническими ячейками солнечного света и, следовательно, повысить их общую эффективность.

ИК-импульсы используются для переноса телефонных звонков и данных в оптоволоконных сетях — а значит, селенид висмута может найти применение и в телекоммуникационном оборудовании. Кроме того, материал мог бы быть полезен при изготовлении более качественных ИК-сенсоров для научного оборудования и аэрокосмических систем.

Топологические изоляторы теоретически предсказаны в 2004 году; первый образец такого материала — теллурид ртути, экспериментально полученный в 2006 году, проявлял свойства топологического изолятора только при очень низких температурах. Затем последовали другие примеры подобных материалов — и вот наконец в SLAC получили селенид висмута, который проявляет свойства топологического изолятора при комнатной температуре.

Источник: science.compulenta.ru

Похожие новости:
Ученые создали новый класс электродов
Сами по себе прозрачные электроды не новы. Они в настоящее время используются в таких вещах, как сенсорные экраны и телевизоры с плоским экраном. Благодаря исследованиям, проводимых в Университете Purdue  штата Индиана, вскоре новый класс таких электродов может найти применение ..
2013-05-25 1505 0 Технология
0
Физики освоили синтез графеновых электродов для гибких светодиодов
Физики из Института органической электроники и Института электронно-пучковых и плазменных технологий общества Фраунгофера разработали методику создания графеновых электродов большой площади для органических светодиодов (OLED). Прототипы светодиодов уже были испытаны на практике и оказались работоспособными. Основное применение технологии ..
2017-01-06 3243 0 Технология
-1
Усовершенствована технология гибких аккумуляторов
Для создания полноценных гибких мобильных устройств у производителей уже имеются гибкие дисплеи, гибкие материнские платы, а вот гибких аккумуляторов, способных обеспечить работу современного смартфона или планшета, пока не изобрели. Тем не менее, южнокорейские ученые уже сейчас заявляют, что они уже знают, как производить подобные ..
2013-01-21 1924 0 Технология
0
Разработан материал, отталкивающий любую жидкость
Ученые разработали материал, который отталкивает любую жидкость - как водные растворы, так и жировые, что позволит создавать поверхности, почти не подверженные загрязнению.Любая жидкость, помещенная на поверхность, растекается или собирается в капли, что определяется как свойствами поверхности, так и свойствами самой жидкости, пишет  sunhome.ruВ ..
2012-06-18 4750 0 Технология
0
Инженеры сплели гибкие прозрачные электроды
Инженеры из Стэнфордского университета создали прозрачные электроды из системы переплетенных «наножелобков». Новые электроды не теряют проводимость при сгибании и растяжении, сообщается в статье, опубликованной в Nature Nanotechnology. По своим физическим свойствам материал не уступает уже существующим прозрачным электродам на базе оксида ..
2013-05-21 1470 0 Технология
0
Китайские ученые создали батареи на основе графена
Китайские ученые создали батареи на основе графена. Статья ученых пока не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако еепрепринт доступен на сайте arXiv.org В рамках работы ученые помещали в раствор хлорида меди при комнатной температуре пару электродов, соединенных ..
2012-03-6 3195 0 Технология
0
Китайцы получили сверхлегкий материал на основе графена
Китайские химики из Пекинского технологического института разработали самый лёгкий из существующих графеновый каркас, передает «Компьютерра–Онлайн». Материал, вес которого выдерживают даже зонтики одуванчика, обладает рекордным ёмкостным сопротивлением и адсорбцией, а также является огнеупорным.Рекордсменом низкой плотности остается ..
2012-10-16 2864 0 Технология
1
Ученые создали уникальный гидрогель на основе графена
Для многих людей слово «робот», скорее всего, вызывает в воображении образы металлических, механических мужчин, мало чем отличающихся от цыган. Но вместо того, чтобы создавать роботов по нашему собственному представлению, относительно новая область «мягкой робототехники” черпает вдохновение ..
2013-05-30 2104 0 Технология
0
Растягивающиеся сенсоры позволят создать умную одежду
Исследователи из Политехнического университета в Гонконге разработали растягивающуюся проводящую ток ткань, которую можно будет использовать для создания гибких сенсоров. При растяжении материала изменяется толщина слоя, а следовательно, его сопротивление. Это позволяет измерить степень деформации и оказываемое на ткань давление. Ткань ..
2012-11-13 1602 0 Технология
0
Наноцеллюлоза-перспективна для гибких экранов телефонов
В ближайшем будущем мы сможем пользоваться экологичными и, в то же время, суперсовременными гибкими смартфонами. Во всяком случае, так утверждают ученые из Техаса. Они смогли переработать водоросли и произвести из них наноцеллюлозу. А она в свою очередь является перспективным материалом для создания гибких экранов. К тому же, в случае появления ..
2013-05-18 1818 0 Технология
0
Будущие батареи будут работать на сахаре
Исследователи из Токийского научного университета обратили свой пристальный взор на сахар в надежде, что с помощью данного продукта питания наконец-то удастся решить проблему растущих расходов, связанных с созданием литий-ионных батарей. Возможно, ученые обнаружили идеальный компонент для создания ..
2012-10-5 2381 2 Технология
0
Получен управляемый температурой магнитный материал
Физики из Калифорнийского университета в Сан Диего разработали материал, чьи магнитные свойства сильно зависят от температуры. Описание материала ученые представили на конференции Американского физического общества в Денвере, кратко о нем пишет BBC News. Основой материала стали тонкопленочные никель и оксид ванадия. Последний, ..
2014-03-08 1789 0 Технология
0
Инженеры разработали золотые эластичные провода
Американо-корейская группа инженеров разработали гибкий проводящий материал на основе наночастиц золота в полимерной матрице. Разработка отличается тем, что даже при растяжении вчетверо сохраняет способность проводить ток. Подробности приводит Wired со ссылкой на публикацию исследователей в Nature. Проводящие гибкие ..
2013-07-24 1636 0 Технология
0
Учёным удалось разработать гибкие твердотельные батареи
Команда профессора Кеон Джей Ли (Keon Jae Lee) из «Департамента материаловедения и инженерии» (Department of Materials Science and Engineering) разработала высокопроизводительные гибкие твердотельные батареи, которые по их мнению в скором времени станут основным источником энергии для гибких дисплеев, сообщает «LightNews». Технический ..
2012-08-12 1984 0 Технология
0
На 3D принтере напечатали микробатарейку
Революционная технология, лежащая в основе 3D-печати, которая уже продемонстрировала свои возможности при изготовлении автомобильных запчастей, продуктов питания и оружия, также может быть использована для печати миниатюрных батареек. Ученые использовали 3D-принтер, чтобы сделать литий-ионную микробатарейку, которая ..
2013-06-22 1870 0 Технология
-1