Пленку с уникальными свойствами для гибкой углеродной электроники создали физики СГУ в составе исследовательского коллектива. Материал сохраняет свои характеристики даже при растяжении до 40 процентов и может найти применение в медицине. Результаты представлены в Crystals.
Перспективным направлением в наноэлектронике является разработка полностью углеродных устройств, в основе которых лежат не традиционные полупроводники и металлы, а углеродные пленки. Такие пленки — один из наиболее обсуждаемых наноматериалов последних лет, рассказали в Саратовском национальном исследовательском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского (СГУ). Они обладают высокой проводимостью, прочностью и гибкостью, благодаря чему их используют в производстве полевых транзисторов, датчиков, диодов.
В СГУ отметили, что пленки могут состоять, например, из монослойного графена (супертонкого материала с толщиной слоя в один атом) и однослойных углеродных нанотрубок (цилиндрических «решеток» из атомов углерода).«»Гибриды отлично подходят для создания углеродных пленок, потому что состоят из 1D-структур (углеродных нанотрубок) и 2D-структур (графена). Когда они соединяются, появляются новые свойства. То есть мы можем за счет различных концентраций настраивать нужное нам свойство: проводимость, прозрачность, растяжимость», — объяснила одна из авторов исследования, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики СГУ Ольга Глухова.
С помощью компьютерного моделирования ученые СГУ, МИЭТ и Сеченовского университета получили углеродную пленку с уникальными свойствами.
«Располагая графен и нанотрубки определенным образом и подбирая структурные параметры нанотрубки, можно добиваться многократного увеличения электрической проводимости в одном направлении токопереноса, и ее снижения в перпендикулярном направлении», — рассказала Глухова.
Исследователи установили, что наибольший контроль над электропроводностью обеспечивает конфигурация с так называемой топологией островкого типа. В таких структурах нанотрубки и графен располагаются внахлест, формируя зоны повышенной углеродной плотности, что увеличивает электропроводность пленки.
Таким образом, исследование показало, что предлагаемый материал проводит ток в одном направлении лучше, чем в другом (анизотропные проводники). Как пояснили в СГУ, на основе полученной пленки с настраиваемыми электропроводными свойствами уже в ближайшем будущем возможно будет создать элементную базу наноэлектронных устройств.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.