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 1921 0 Технология
0
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 2310 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 3697 0 Технология
-1
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 2378 0 Технология
0
Инженеры приблизились к виртуальной передаче осязания
Инженеры создали гибкое устройство для имитации ощущений прикосновения. Работа с описанием устройства опубликована в журнале Nanotechnology, ее краткое содержание приводит ScienceNow. Устройство состоит из золотых электродов, закрепленных на гибком полимере. Слой золота для изготовления электродов авторы наносили на тонкую ..
2012-08-11 1853 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 2225 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 3693 0 Технология
0
Инженеры придумали простой способ обессолить воду
Инженеры придумали простой способ обессолить воду с помощью батареи графитовых электродов, покрытых активированным углем. Метод не подходит для очень соленой морской воды, зато весьма эффективен при умеренной концентрации ионов. Работа опубликована в журнале The Journal of Physical ..
2012-06-10 2403 0 Технология
-1
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 2288 0 Технология
-1
Углеродные нанотрубки в помощь саперам
Еще одно применение углеродным нанотрубкам, которые ранее использовались в новом источнике света, гибких суперконденсаторах и чувствительных сенсорах, нашли исследователи из Университета штата Юта. С их помощью команда ученых под руководством профессора Линг Занга создала прототип датчика ..
2014-11-17 1767 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 1844 0 Технология
0
Разработан способ получения электричества из углекислого газа
Ученые и инженеры из Нидерландов предложили электрохимическую батарею, которая позволит совместить поглощение углекислого газа с производством электроэнергии. Подробности со ссылкой на статью в Environmental Science & Technology Letters приводит Science Now. В основе новой технологии лежит превращение ..
2013-07-24 4320 0 Технология
0
Осветительные панели можно производить рулонами
Специалисты из Швеции и Дании разработали «рулонную» технологию печати гибких светоизлучающих панелей, похожую на технологию печати газет. Новая методика описана в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Получающееся недорогое устройство на основе светоизлучающих электрохимических ячеек может быть ..
2012-08-17 2216 0 Технология
0
Ученые разрабатывают нанодисплеи толщиной с лист бумаги
Представьте себе дисплей компьютера толщиной с лист бумаги, который можно свернуть и легко взять с собой. Flexible Electronics и Display Center в университете штата Аризона продвигают технологию для воплощения этой мечты в реальность, сообщает Gazetenka.com. В этом месяце, центр ..
2013-07-20 2014 0 Технология
0
Учёные реализовали электронное считывание ядерного спина
Квантовые компьютеры обещают достичь вычислений, скорость которых выйдет далеко за пределы современных компьютеров. Они будут использовать квантовые эффекты, но также будут восприимчивы к внешним помехам. Информационный поток, как в систему, так и из неё, будет являться критической точкой, сообщает ..
2012-08-17 1632 0 Технология
0