Свръхсилите на свръхтънките материали
В науката за материалите 2-D е новата 3-D.
Вакуумна камера за използване на рентгенова спектроскопия за измерване на материали. (Анастасия Сапон/The New York Times)
От Amos Zeeberg
През последните години устройствата, свързани с интернет, преминаха редица нови граници: кукли, хладилници, звънци на вратата, автомобили. Според някои изследователи обаче разпространението на „Интернет на нещата“ не е стигнало толкова далеч, колкото би трябвало.
„Ами ако можем да интегрираме електронни устройства в абсолютно всичко?“, каза наскоро Томас Паласиос, електроинженер на Масачузетски институт по технологии. „Ами ако събираме енергията от слънчеви клетки по магистралите и имаме вградени сензори за тежест в тунелите и мостовете за наблюдение на бетона? Ами ако можем да погледнем през прозореца и да видим прогнозата за времето през него? Или да сложа електронни устройства в палтото си, за да следя здравето си? ".
През януари 2019 г. Паласиос и колегите му публикуват статия в списанието Природата в която те описаха изобретение, което ще ни доближи малко до това бъдеще: антена, която може да абсорбира все по-гъстата мрежа, създадена от мобилни телефони, Wi-Fi и Bluetooth сигнали, за да я преобразува в използваема електрическа енергия.
Ключът към тази технология е обещаващ нов материал, наречен молибден дисулфид, или MoS2, който може да се отложи в слой с дебелина само 3 атома. В инженерния свят няма нищо по-тънко от това.
Инженерите от MIT създадоха малки електронни вериги, направени от графен, двуизмерна форма на въглерод. (Тони Луонг за The New York Times)
И тънкият е полезен. Например слой от MoS2 може да се увие около бюро и да се превърне в зарядно за лаптопи, няма нужда да използвате кабели.
От гледна точка на изследователи като Паласиос, двуизмерните материали ще бъдат опората на Интернет на всичко. Мостовете ще бъдат „боядисани“ и ще бъдат оформени сензори за наблюдение на напрежение и пукнатини. Те ще покрият прозорците с прозрачни слоеве, които ще станат видими само при показване на информация. Освен това, ако антената за поглъщане на радиовълните на вашето оборудване е успешна, тя ще се използва в електронните устройства, които винаги присъстват. Все повече и повече бъдещето изглежда плоско.
"Имаше експлозивен интерес", каза Джеф Урбан, изследовател на 2D материали в Лорънс Бъркли Молекулярна леярна на Националната лаборатория в Калифорния. „Няма друг начин да го характеризирам“.
Flat ще ви отведе навсякъде. 2D манията по химията започна през 2004 г., когато двама изследователи от университета в Ливърпул използваха целофанова лента, за да обелят слоеве въглерод с дебели атоми от парчета графит, образувайки графен. По своя състав графенът е идентичен с графита и диаманта, но неговата тънкост му придава много различни свойства: той е гъвкав, прозрачен и много здрав, както и изключителен топло- и електрически проводник.
Изследователите бързо се заеха да създават всякакви нови и подобрени устройства от този материал. Наскоро няколко компании пуснаха слухови апарати с диафрагми - мембраните, които вибрират и произвеждат звук в аудио устройства - направени от графен. Някои производители на бои добавят графен към своите формули, за да направят по-трайни покрития. Миналия октомври Huawei представи Mate 20 X, голям и мощен мобилен телефон, който се възползва от графена, за да помогне за охлаждането на процесора. Samsung използва графен за разработване на батерия с по-бързо зареждане, която може да бъде интегрирана в мобилните телефони в близко бъдеще.