Створено фотоелементи, які будують себе самі - BBC News українська служба
Поділитися повідомленням у
Зовнішні посилання відкриються в окремому вікні.
Зовнішні посилання відкриються в окремому вікні
Вчені продемонстрували простий і дешевий спосіб створення електронних пристроїв, що самоорганізуються.
В їх основі лежить той факт, що вода та рідка олія не змішуються, але утворюють складні агрегатні молекули на кордоні між рідинами.
Застосування цього принципу допоможе розгорнути масове виробництво високоякісних електронних мікросхем та інших компонентів, відмовившись від відомих методів створення друкованих мікросхем.
Досі вчені намагалися використати силу тяжкості при створенні таких самоорганізованих компонентів, вдаючись до ефекту седиментації або осадження зважених у рідині сумішей.
В рамках цього методу на матриці таких пристроїв наносяться поглиблення, які формою точно відповідають мікрочастинкам, зваженим в розчині. Останні осідають подібно до піщинок і займають відведені їм позиції на матриці.
"Ми намагалися протягом двох років відтворити цей ефект, але нам ніколи не вдавалося створити пристрої, що працюють", пояснює Хейко Якобс з університету штату Міннесота, який очолював групу дослідників.
Дія механізму самоскладання
- Емульсія олії у воді містить низку окремих компонентів майбутніх фотоелементів
- Кожен з них має в нижній своїй частині молекулу, що притягує воду, а в нижній - водовідштовхувальну молекулу.
- Компоненти займають чітко визначену позицію на кордоні між рідинами в емульсії.
- Матриця фотоелемента має наперед вигравірувані порожнечі, призначені для компонентів.
- При зануренні матриці в емульсію таПроходження її крізь прикордонну зону між двома рідинами компоненти займають своє місце в матриці.
Вчені вирішили застосувати ефект, добре знайомий кожному, хто готував підливу до салату з олії та оцту. Як відомо, ці рідини не поєднуються між собою.
Спочатку вони створили матрицю, на поверхні якої було нанесено шар з виїмками зі сплаву олова, які відповідали формою компонентам сонячної батареї.
Потім вони виготовили власне компоненти фотодіодної батареї - кожен з них є багатошаровим складання з кремнію і золота товщиною всього в кілька мікронів.
Кожна із сторін таких зборок має різні покриття. Шар кремнію має нанесену на нього гідрофобну (водовідштовхувальну) молекулу. Шар золота, навпаки, має гідрофільну молекулу, яка притягує себе воду.
Регулюючи щільність обох рідин у складі емульсії, дослідники домоглися, щоб матриця перебувала ніби у підвішеному стані з-поміж них.
Масове виробництво на конвеєрі
Такі матриці протягуються за допомогою конвеєрного пристрою через розділову зону емульсії, при цьому компоненти, що містяться в ній, притягуються у відведені ним ніші на поверхні матриці.
Вченим вдалося виготовити працездатний прототип фотодіодного пристрою, що містить 65 тисяч компонентів, всього за 3 хвилини
Довівши, що це метод є продуктивним, дослідники зайняті зараз, з одного боку, мініатюризацією компонентів, з другого, ускладненням кінцевих пристроїв.
Особливий інтерес викликає той факт, що цей метод застосовується практично до всіх матеріалів, у тому числі до гнучких і жорстких, до пластиків, металів та напівпровідників.
Бабак Парвіз, професорнанотехнології в університеті штату Вашингтон в Сіетлі, говорить, що цей метод легко масштабується і застосовується для створення матеріалів з новими властивостями, необхідними для масового виробництва фотооптичних пристроїв та сонячних елементів.