Учёные из Сколковского института науки и технологий запатентовали метод синтеза графеновых структур для массового производства компонентов гибкой прозрачной электроники. Об этом сообщает пресс-служба вуза, сотрудникам которого принадлежит авторство патента.
«Когда речь заходит о гибкой и прозрачной электронике, обычно в первую очередь говорят о более удобных нательных сенсорах для мониторинга пульса, дыхания, насыщения крови кислородом и пр., которые бы снимали и пересылали необходимые показатели, например, на телефон или фитнес-браслет, — говорит один из изобретателей, аспирант Сколтеха Алексей Шиверский. — Но когда технология станет доступной и эффективной, она будет повсюду».
В настоящий момент роль проводника в гибкой прозрачной электронике играют металлические сетки, внедрённые в полимер или стекло. В качестве металла для проволоки в основном используются медь, серебро, а иногда — дорогие золото или платина. Но проблема в том, что такие металлические сетки лишь с натяжкой можно назвать прозрачными. Да, они справляются со своими функциями, но даже самая тонкая сетка «съедает» около трети проходящего через неё света. А зачастую металлические сетки в пластиковой оболочке или в стекле заметны невооружённым глазом.
Поэтому учёные обратили внимание на графен. Этот материал, обладая очень хорошей электропроводностью, является более прозрачным и менее заметным. Кроме того, он дольше прослужит в качестве гибкого элемента, а сырьё для его изготовления несравнимо дешевле и экологичнее, чем для производства чистых металлов. Наконец, графен не подвержен окислению.
Но с графеном есть другая сложность — он требует деликатного обращения. Этот материал (напомним, его толщина — один атом углерода) синтезируют на плоской временной подложке, затем её растворяют, и графеновая плёнка остаётся плавать на поверхности. Под неё подводят постоянную подложку нужной формы, и материал принимает форму, необходимую для устройства, но в этот момент лист графена, как правило, деформируется. Возникают различные дефекты, снижается качество.
Учёные из Сколтеха предложили альтернативу. «Наш метод предполагает, что временная подложка должна соответствовать итоговой форме. Постоянная подложка наносится со стороны графеновой плёнки, после чего временная удаляется. Так как графен осаждается сразу в нужной форме и его не нужно «натягивать» на конечную подложку, то дефектов (например, складок) не образуется, — поясняет ещё один автор патента, старший преподаватель Сколтеха Сергей Абаимов. — При этом за счёт 3D-формы исходной подложки возможности существенно расширяются по сравнению с традиционными методами: электронные схемы уже не обязательно делать плоскими или с формой, близкой к плоской. Они могут быть как угодно сложными в трёхмерном пространстве с разрешением в сотни нанометров. Надеюсь, наша работа найдёт широкое применение и обеспечит России передовые технологии в области гибкой и прозрачной электроники».
Запатентованный российскими исследователями метод синтеза графеновых структур будет востребован для производства фитнес-трекеров и нательных датчиков, а в дальнейшем приведёт к появлению новых устройств.