Superputerile materialelor super-subțiri
În știința materialelor, 2-D este noul 3-D.
O cameră de vid pentru utilizarea spectroscopiei cu raze X pentru măsurarea materialelor. (Anastasiia Sapon/The New York Times)
De Amos Zeeberg
În ultimii ani, dispozitivele conectate la Internet au trecut o serie de noi frontiere: păpuși, frigidere, sonerii, mașini. Cu toate acestea, potrivit unor cercetători, răspândirea „Internetului obiectelor” nu a mers atât de departe cât ar trebui.
"Ce se întâmplă dacă am putea integra dispozitivele electronice în absolut totul?", a spus recent Tomás Palacios, inginer electricist al Institutul de tehnologie din Massachusetts. „Ce se întâmplă dacă am recolta energia din celulele solare de pe autostrăzi și am avea senzori de greutate încorporați în tuneluri și poduri pentru a monitoriza betonul? Dacă ne-am putea uita pe fereastră și am putea vedea prognoza meteo prin ea? Sau puneți dispozitive electronice în haina mea pentru a-mi monitoriza starea de sănătate? ".
În ianuarie 2019, Palacios și colegii săi au publicat un articol în revistă Natură în care au descris o invenție care ne va aduce puțin mai aproape de acel viitor: o antenă care poate absorbi rețeaua din ce în ce mai densă creată de semnalele telefonului mobil, Wi-Fi și Bluetooth pentru ao transforma în energie electrică utilizabilă.
Cheia acestei tehnologii este un nou material promițător numit disulfură de molibden, sau MoS2, care poate fi depus într-un strat gros de doar 3 atomi. În lumea ingineriei, nu este nimic mai subțire decât asta.
Inginerii MIT au creat mici circuite electronice realizate din grafen, o formă bidimensională de carbon. (Tony Luong pentru The New York Times)
Și subțire este util. Un strat de MoS2, de exemplu, ar putea fi înfășurat în jurul unui birou și transformat într-un încărcător pentru laptopuri, nu este nevoie să folosiți cabluri.
Din perspectiva cercetătorilor precum Palacios, materialele bidimensionale vor fi pilonul internetului totul. Podurile vor fi „vopsite” și se vor forma senzori pentru a observa stresul și fisurile. Acestea vor acoperi ferestrele cu straturi transparente care vor deveni vizibile numai la afișarea informațiilor. De asemenea, dacă antena de absorbție a undelor radio a echipamentului dvs. are succes, va fi utilizată în dispozitivele electronice care sunt întotdeauna prezente. Din ce în ce mai mult, viitorul pare să fie plat.
"A existat un interes exploziv", a spus Jeff Urban, cercetător în materiale 2D la Lawrence Berkeley National Laboratory Molecular Foundry în California. „Nu există altă modalitate de a o caracteriza”.
Flat te va duce peste tot Mania chimiei 2D a început în 2004, când doi cercetători de la Universitatea din Liverpool au folosit bandă de celofan pentru a curăța straturile de carbon cu un atom de grosime din bucăți de grafit, formând grafen. Grafenul este identic cu grafitul și diamantul din punct de vedere al compoziției sale, dar subțire îi conferă proprietăți foarte diferite: este flexibil, transparent și foarte puternic, precum și un conductor termic și electric excepțional.
Cercetătorii și-au propus să creeze din acest material tot felul de dispozitive noi și îmbunătățite. Recent, mai multe companii au lansat aparate auditive cu diafragme - membranele care vibrează și produc sunet în dispozitivele audio - realizate din grafen. Unii producători de vopsele adaugă grafen la formulele lor pentru a face huse mai rezistente. În octombrie anul trecut, Huawei a prezentat Mate 20 X, un telefon mobil mare și puternic care profită de grafen pentru a ajuta la răcirea procesorului. Samsung a folosit grafen pentru a dezvolta o baterie cu încărcare mai rapidă, care poate fi integrată în telefoanele mobile în viitorul apropiat.