Szuper-vékony anyagok szuperhatalma
Az anyagtudományban a 2-D az új 3-D.
Vákuumkamra röntgenspektroszkópia alkalmazásával az anyagok mérésére. (Anastasiia Sapon/The New York Times)
Írta: Amos Zeeberg
Az elmúlt években az internethez kapcsolt eszközök számos új határt léptek át: babák, hűtőszekrények, kapucsengők, autók. Egyes kutatók szerint azonban a „dolgok internetének” elterjedése nem ment el annyira, mint kellene.
"Mi lenne, ha abszolút mindenbe integrálhatnánk az elektronikus eszközöket?", mondta nemrég Tomás Palacios, a Massachusetts Institute of Technology. „Mi lenne, ha az autópályákon levő napelemek energiáját gyűjtenénk be, és az alagutakba és hidakba súlyérzékelőket építenénk a beton megfigyelésére? Mi lenne, ha kinézhetnénk az ablakon, és azon keresztül láthatnánk az időjárás-előrejelzést? Vagy tegyen elektronikus eszközöket a kabátomba az egészségem figyelemmel kísérésére? ".
2019 januárjában Palacios és munkatársai cikket tettek közzé a magazinban Természet amelyben olyan találmányt írtak le, amely egy kicsit közelebb visz minket ahhoz a jövőhöz: egy antenna, amely képes elnyelni a mobiltelefon, a Wi-Fi és a Bluetooth jelek által létrehozott egyre sűrűbb hálózatot, hogy felhasználható elektromos energiává alakítsa át.
Ennek a technológiának a kulcsa egy ígéretes új anyag, az úgynevezett molibdén-diszulfid, vagy MoS2, amely mindössze 3 atom vastag rétegben rakódhat le. A mérnöki világban nincs ennél vékonyabb.
Az MIT mérnökei apró elektronikus áramköröket készítettek grafénből, a szén kétdimenziós formájából. (Tony Luong, The New York Times)
A vékony pedig hasznos. Például egy MoS2 réteget be lehet tekerni az íróasztal köré, és átalakítani lehet a töltő laptopokhoz, nincs szükség kábelekre.
Az olyan kutatók szempontjából, mint Palacios, a kétdimenziós anyagok lesznek a Mindennek Internet alappillérei. A hidakat „kifestik” és érzékelőket alakítanak ki a stressz és repedések megfigyelésére. Átlátszó rétegekkel borítják be az ablakokat, amelyek csak információk megjelenítésekor lesznek láthatóak. Továbbá, ha a berendezés rádióhullámokat elnyelő antennája sikeres, akkor azt a mindig jelen lévő elektronikus eszközökben kell használni. A jövő egyre inkább laposnak tűnik.
"Robbanásszerű érdeklődés mutatkozott" - mondta Jeff Urban, a 2D anyagok kutatója Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium Molekuláris Öntöde Kaliforniában. "Nincs más mód a jellemzésére".
A Flat mindenhová elviszi A 2D kémiai őrület 2004-ben kezdődött, amikor a Liverpooli Egyetem két kutatója celofánszalaggal egy atom vastag szénréteget hámozott le grafitdarabokból, grafént képezve. A grafén összetételét tekintve megegyezik a grafittal és a gyémánttal, vékonysága azonban nagyon eltérő tulajdonságokat ad: rugalmas, átlátszó és nagyon erős, valamint kivételes hő- és elektromos vezető.
A kutatók gyorsan nekiláttak, hogy mindenféle új és továbbfejlesztett eszközt létrehozzanak ebből az anyagból. A közelmúltban számos vállalat grafénből készült, membrános hallókészülékeket dobott piacra - a membránok rezegnek és hangot produkálnak az audioeszközökben. Néhány festékgyártó grafént ad hozzá formuláihoz, hogy tartósabb borítókat készítsen. Tavaly októberben a Huawei bemutatta a Mate 20 X-et, egy nagyméretű és nagy teljesítményű mobiltelefont, amely a grafén kihasználásával segíti a processzor hűtését. Samsung grafént használt fel egy gyorsabban töltődő akkumulátor kifejlesztésére, amely a közeljövőben beépülhet a mobiltelefonokba.