В России создан новый способ получения нанотрубок для электроники
Ученые ИПМаш РАН разработали инновационный способ получения нанотрубок карбида кремния, напоминающий природный генетический синтез белков. Выращенные новым методом SiC-пленки, которые используют при создании электроники, по цене и по качеству лучше тех, что создают ведущие мировые компании.
Открытие российских ученых
Ученые Института проблем машиноведения РАН (ИПМаш РАН) разработали инновационный способ получения нанотрубок карбида кремния (SiC), говорится в сообщении на сайте института.
Такие нанотрубки применяются при создании литий-ионных аккумуляторов, углепластиковых материалов, в автомобильной промышленности и медицине. Массивы SiC-нанотрубок могут быть использованы для ряда приборных приложений, например, для различных газовых сенсоров и датчиков.
При добавлении углеродных наночастиц в различные металлы и сплавы значительно увеличивается их прочность твердость. На основе наноматералов, в настоящее время, создают высокопрочные и износостойкие материалы.
Работа выполнена совместно с учеными из Санкт-Петербургского электротехнического университета ЛЭТИ, Университета при межпарламентской ассамблее ЕврАзЭС, Института цитологии РАН при финансовой поддержке ООО «Научно-технического центра "Новые технологии"».
Инновационный метод
Принципиально новый вид выращивания монокристаллического карбида кремния на кремнии может привести к созданию нового типа электродов большой емкости.
Качество структуры слоев, полученных данным методом, значительно превосходит качество пленок SiC, выращенных на кремниевых подложках ведущими мировыми компаниями. Метод дешев и технологичен. Технология открывает широкие перспективы по более дешевому получению массивов SiC-нанотрубок.
Кроме этого, исследования показали, что образцы с культивированными на них стволовыми клетками человека не обладают токсическим эффектом. Это подтверждает возможности потенциального использования новых разработанных материалов в медицине для создания различного рода имплантатов.
Как работает метод
Нанотрубки — это разновидность наноматериалов. Они представляют собой сверхпрочную полую цилиндрическую структуру диаметром от 0,9 до нескольких десятков нанометров и длиной от одного мкм до нескольких сантиметров.
Новый метод напоминает «генетический синтез» белковых структур в биологии и принципиально отличается от ранее известных — нанотрубки растут «сверху-вниз», а не «снизу-вверх».
«Оказалось, что в процессе синтеза пленок карбида кремния данным методом образуются не только высокосовершенные слои карбида кремния, покрывающие сверху кремниевую подложку, но формируются массивы нанотрубок под ее поверхностью, глубоко, на несколько микрон, проникающие в глубь подложки», — сказал руководитель лаборатории структурных и фазовых превращений в конденсированных средах ИПМаш РАН Сергей Кукушкин. Он сравнил эти нанотрубки с корнями растений.
За нанотехнологиями будущее
Путь top down (англ. сверху вниз) — это направление развития нанотехнологий, когда в уже существующие материалы добавляются наночастицы. Это позволяет создавать привычные материалы с заданными свойствами, как писал ZOOM.CNews в январе 2022 г.
Пока что нанотехнологии находятся на ранней стадии развития, но ученые прогнозируют им большое будущее. Предполагается, что главный прорыв произойдет в сфере электроники.
Еще одной сферой применения нанотеха станут медицина и фармацевтика, где уже пытаются разработать нанороботов для точечной доставки лекарств к отдельным органам. Важной задачей также является создание биоразлагаемых или биодеградируемых материалов, позволяющих решить проблему загрязнения окружающей среды. Так, например, старый смартфон можно будет просто закопать на участке, где он превратится в удобрение.