Témata
Reklama

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Pokud by bylo možné u nanomateriálů řízeně měnit šířku zakázaného pásu, což je klíčový parametr polovodičů, zásadním způsobem by to změnilo oblast nanoelektroniky polovodičů, optoelektroniky a spintroniky. Šířka zakázaného pásu je termín z fyziky pevných látek a určuje, zda materiál patří k vodičům, polovodičům nebo nevodičům, a jeho přesnou vodivost. Mohla by začít průmyslová výroba materiálů s vlastnostmi přesně vyžadovanými danou aplikací. Dnes se vyrábí z toho, co je zrovna k dispozici, takže nelze zcela přizpůsobit výrobu požadavkům spotřeby.

Reklama
Reklama
Ilustrační obrázek

Úspěch po dlouhém očekávání

To, že je možné v případě dvojrozměrných materiálů (při tloušťce jedné molekuly postrádá smysl bavit se o tloušťce a zůstává jen délka a šířka fólie) řízeně měnit optické, elektrické a magnetické vlastnosti, bylo předpovězeno před relativně dlouhou dobou. Avšak tuto teoretickou předpověď se dosud nepodařilo ověřit v praxi. První úspěch slavil až nyní tým profesora Dmitrije Golberga z institutu MISiS (Moskevský institut oceli a jejích slitin).

Výsledky své práce publikoval Golberg ve vědeckém periodiku Advanced Materials, kde popsal historicky první experiment, při němž řízeně vzniká materiál založený na částečně oxidovaném nitridu boru s přesně stanovenými vlastnostmi. Během procesu je na různé části dvojrozměrné fólie z nitridu boru nanášen kyslík, takže každý úsek má stanovenou vodivost a vlastně se na fólii „maluje“ integrovaný obvod.

Po syntéze byla změřena šířka zakázaného pásu v závislosti na obsaženém množství kyslíku a na několika vzorcích se podařilo ověřit dosažení vlastností, které předpovídala teorie.

Do týmu profesora Golberga patřily kromě MISiS také japonský ústav materiálů NIMS, pekingský vědecko-výzkumný institut, australská technická univerzita z Queenslandu. V teoretické části experimentu vědci používali superpočítač Cherry, který má k dispozici institut MISiS a praktická část proběhla v Japonsku a v Austrálii.

Za pomoci superpočítače Cherry vědci vypracovali teoretický model nového materiálu. Potom zrealizovali experiment, během nějž získali zkušební vzorky, které tomuto modelu plně odpovídaly.

Ukázka struktury polovodiče

Potenciál nové metody

Jak je známo, polovodiče představují základ současné elektroniky a miniaturizaci podporují světoví lídři v tomto odvětví. Nový vynález umožní vyrábět například nejen mikroprocesy, ale i nanoprocesory, které budou tisíckrát menší než současné procesory. Podle výzkumníků bude jejich předností menší spotřeba energie, což umožní miniaturizovat akumulátory a používání „nic nevážící neviditelné elektroniky“ se stane reálným. Může jít například o nanokardiostimulátory, levné brýle s doplněnou virtuální realitou a jiné přístroje, jejichž výroba by dnes byla příliš drahá nebo zcela nemožná.

Zásadní změnou, díky níž se můžeme vůbec bavit o praktickém uplatnění podobných přístrojů, jsou finance. Dosud se dařilo dosahovat přesně požadované šířky zakázaného pásu dopováním uhlíku do nitridu boru, ale šlo o velmi složitý a nákladný proces. Metoda s částečnou oxidací je podstatně jednodušší a levnější, takže má větší potenciál pro reálné uplatnění.

Pavel Sorokin, vedoucí vědecký pracovník jedné z laboratoří univerzity MISiS, uvádí: „Náš vynález umožní aktivně využívat dvojrozměrné polovodiče ve fotovoltaice, optoelektronice a skladování energie.“ Avšak podle něj je cesta k průmyslovým výrobkům ještě velmi dlouhá.

Výzkum v oblasti nanomateriálů a zkoumání jejich vlastností je dnes velmi populárním tématem teoretického i experimentálního výzkumu. Lze to doložit tím, že v roce 2010 obdrželi dva ruští vědci Nobelovu cenu za výzkum grafenu. Tato dvojrozměrná struktura uhlíku představuje druhý nejpevnější známý materiál a má navíc zajímavé fyzikální vlastnosti, které ji předurčují k použití při výrobě nové generace tranzistorů a pamětí s podstatně lepšími vlastnostmi, než jsou dosažitelné dnes.

Zuzana Sommerová

sommerova@esscom.cz

//www.rosatom.ru/en/

Reklama
Vydání #9
Kód článku: 170901
Datum: 12. 09. 2017
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Atraktivní projekty - Vojenská základna plná tajemství

V rámci pěstování vztahů s veřejností – public relations – se v Americe nejen soukromé firmy, ale i vládní organizace snaží vycházet zájemcům vstříc a pořádají různé dny otevřených dveří. Tak jsem měl možnost prohlédnout si například Pentagon, ale i vojenskou základnu v Novém Mexiku, kde se testovaly atomové bomby.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Související články
Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Ohřevné skříně Amarc - skladujte své sudy v teple a bezpečí

Připravili jsme pro Vás přehledný web s ohřevnými prvky společnosti Amarc. www.ohrevneprvky.cz. Naleznete zde kompletní nabídku topných plášťů pro sudy a průmyslové (IBC) kontejnery i podlahové topné desky v klasickém a EX provedení pro výbušné prostředí.

Jak přispívají opakovaně použitelné čisticí utěrky k ochraně životního prostředí

Dne 5. června 1972, v den zahájení první světové konference o ochraně životního prostředí ve Stockholmu, inicioval program ochrany životního prostředí Spojených národů (United Nations Environment Programme, UNEP) oficiální světový den životního prostředí. Od té doby se každo-ročně 5. červen slaví jako mezinárodní den životního prostředí. Opakovaně použitelný systém čisticích utěrek MEWA k tomu každý den v dílnách a výrobních halách přispívá: Čistí stroje a zařízení a podporuje ochranu zdrojů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit