Подпишись

Исследователи создают самую тонкую в мире рождественскую елку

В Техническом университете Дании (ДТУ) была изготовлена новогодняя елка толщиной в один атом. Она показывает, как терагерцовые измерения могут быть использованы для обеспечения качества графена.

Исследователи создают самую тонкую в мире рождественскую елку

Елка, изображенная на фотографии выше, имеет длину 14 сантиметров. Поскольку она сделана из графена, то состоит из одного слоя атомов углерода и имеет толщину всего треть нанометра. Она вырезана из 10-метрового рулона графена, перенесена одним куском с помощью переоборудованной машины для ламинирования, а затем отсканирована терагерцовым излучением.

Эксперимент с рождественской елкой

Эксперимент показывает, что в процессе производства графена, который, как ожидается, будет играть важную роль в будущей высокоскоростной электронике, т.е. в медицинских инструментах и датчиках, можно осуществлять непрерывный контроль качества.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Графен - это так называемый двумерный материал, то есть он состоит из атомов в одном сплошном слое толщиной всего в один атом. Он более прочный, жесткий и лучше проводит электричество и тепло, чем любой другой известный нам материал. Поэтому графен - очевидный кандидат на создание электронных схем, которые занимают меньше места, меньше весят, легче гнутся и более эффективны, чем известные нам сегодня электронные устройства.

Исследователи создают самую тонкую в мире рождественскую елку

"Даже если бы вы смогли нарисовать карандашом рождественскую елку и оторвать ее от бумаги - что, образно говоря, мы и сделали - она была бы гораздо толще одного атома. Бактерия, например, в 3000 раз толще графенового слоя, который мы использовали. Вот почему я осмеливаюсь называть это самой тонкой в мире рождественской елкой. И хотя отправной точкой является углерод, похожий на графит в карандаше, графен в свою очередь еще более проводящий, чем медь. "Рисунок сделан одним идеальным слоем в одном цельном исполнении", - говорит профессор Питер Бёггильд, возглавляющий группу, которая проводила эксперимент с рождественской елкой.

"Но за рождественской шуткой скрывается важный прорыв. Впервые нам удалось провести поточный контроль качества графенового слоя в процессе его переноса. Это ключ к получению стабильных, воспроизводимых и пригодных для использования свойств материала, что является предпосылкой для использования графена, например, в электронных схемах".

В данном случае графен может быть "выращен" на медной пленке. Графен осаждается на рулон медной фольги при температуре около 1000 °С. Этот процесс хорошо известен и отлажен. Но многое может пойти не так, когда ультратонкая графеновая пленка перемещается с медного валика туда, где ее используют. Поскольку графен в 30 000 раз тоньше кухонной пленки, этот процесс требует больших усилий. Исследователь Абхай Шивайогиматх является автором нескольких новых изобретений в процессе переноса в ДТУ, обеспечивающих стабильный перенос графеновых слоев с медного валика.

Кроме того, до сих пор не существовало технологии, позволяющей контролировать электрические свойства графена на ходу, во время его переноса. В этом году Питер Бёггильд и его коллега профессор Питер Уд Джепсен из ДТУ Fotonik, один из ведущих в мире исследователей терагерцового диапазона, разработали способ сделать это.

Цветные изображения - это измерения того, как графеновый слой поглощает терагерцовое излучение. Поглощение напрямую связано с электропроводностью: чем лучше проводит графен, тем лучше он поглощает.

Терагерцовые лучи - это высокочастотные радиоволны, которые находятся между инфракрасным излучением и микроволнами. Как и рентгеновские лучи, они могут быть использованы для сканирования человеческого тела, как мы знаем это из практики контроля безопасности в аэропортах. Терагерцовые лучи также могут фотографировать электрическое сопротивление графенового слоя. Подключив терагерцовый сканер к машине, которая переносит графеновую пленку, можно получить изображение электрических свойств пленки во время процесса переноса.

Предположим, что внедрение графена и других двумерных материалов должно быть ускорено. В этом случае постоянный контроль качества является необходимым условием, говорит Питер Бёггильд. Контроль качества предшествует доверию, говорит он. Технология может гарантировать, что технологии на основе графена будут производиться более равномерно и предсказуемо, с меньшим количеством ошибок". В этом году метод исследователей DTU был утвержден в качестве первого официального международного стандарта измерения графена. Их метод был описан ранее в этом году в статье " Terahertz imaging of graphene paves the way to industrialisation".

Потенциал превосходен. Графен и другие двумерные материалы могут, например, позволить производить высокоскоростную электронику, выполняющую молниеносные вычисления с гораздо меньшим энергопотреблением, чем технологии, которые мы используем сегодня. Но прежде чем графен получит широкое распространение в промышленных масштабах и начнет использоваться в электронике, мы столкнемся в повседневной жизни с тремя основными проблемами, которые необходимо решить.

Во-первых, слишком высокая цена. Чтобы снизить цену, необходимо более быстрое производство. Но при этом возникает вторая проблема: когда вы увеличиваете скорость и не можете одновременно проверять качество, риск ошибки также резко возрастает. При высокоскоростной передаче все должно быть настроено точно. Это подводит нас к третьей проблеме: как узнать, насколько все точно?

Для этого необходимы измерения. И желательно, чтобы измерения проводились во время самого процесса переноса. Команда DTU убеждена, что лучший вариант такого метода - контроль качества с использованием терагерцового излучения.

Питер Бёггильд подчеркивает, что эти три проблемы не были решены только с помощью нового метода: "Мы сделали очень значительный шаг. Мы переоборудовали машину для ламинирования в так называемую систему переноса "валик - валик". Она аккуратно снимает графеновый слой с медного вала, на котором выращивается графеновый слой, и переносит его на пластиковую пленку, при этом он не ломается, не мнется и не пачкается. Когда мы сочетаем это с терагерцовой системой, мы можем сразу увидеть, хорошо ли прошел процесс. То есть, есть ли у нас цельный графен с низким электрическим сопротивлением", - говорит Петер Бёггильд. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru./

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Представление, которое мы давно составили о человеке, закрывает нам глаза и затыкает уши. Марсель Пруст
    Что-то интересное