Естествознание

Нанотехнологии в электронике и фотонике всё-таки применяются

Нанотехнологии в электронике и фотонике всё-таки применяются

Нанотехнологии в электронике и фотонике всё-таки применяются. Как сообщили нам в пресс-службе МГУ, университетские учёные-химики в составе международной группы “свернули двумерный теллурид кадмия в нанотрубки”. Эта хитрая операция позволит промышленникам создавать всё более совершенные оптические материалы, которые потребляют меньше электроэнергии и сделают дисплеи электронных устройств ярче и контрастнее.

Один из авторов исследования – к.х.н, доцент Факультета наук о материалах и Химического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова Роман Васильев любезно согласился рассказать читателям “Э-Вести” о нанотехнологиях в электронике и фотонике и прояснить некоторые тенденции современной науки.

ЭВ: Насколько нанотехнологии сегодня применяемы в электронике и фотонике?

Роман Васильев, кандидат химических наук, доцент химического факультета и факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова
Роман Васильев, кандидат химических наук, доцент химического факультета и факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова

Роман Васильев: Мое мнение, нанотехнологии применяются. В первую очередь это хорошо всем знакомая и используемая микроэлектроника. Размеры элементов процессоров лежат в нанодиапазоне, хотя наверное пока что без возникновения новых эффектов из-за чрезвычайно малых размеров. Другой пример уже ближе к тому, что обычно понимается как нанотехнологии. В продаже появились телевизоры с дисплеями, использующими технологию так называемых квантовых точек. Квантовые точки – полупроводниковые наночастицы с размером единицы нанометров и люминесцентными свойствами, зависящими от размера. Квантовые точки – результат нанотехнологий. Думаю, можно привести еще примеры.

ЭВ: Каковы сегодня основные тренды и потребности в развитии нанотехнологий в плане свойств материалов?

Роман Васильев: В первую очередь это связано с двумерными материалами. Толщина таких атомно-тонких кристаллов составляет порядка 1 нанометра и это вызывает новые эффекты в электронной структуре. Например, непрямозонный (нелюминесцирующий) полупроводник становиться прямозонным (начинает люминесцировать). Другой пример, два слоя графена поворачиваются друг относительно друга на некоторый угол и возникают неожиданные эффекты, например, сверхпроводимость. Все это новые возможности для управления свойствами материалов.

Люминесценция квантовых точек селенида кадмия. Квантовые точки выращены в научной группе.
Люминесценция квантовых точек селенида кадмия. Квантовые точки выращены в научной группе.

ЭВ: Почему эффект сворачивания материала в нанотрубки так заинтересовал Вас? Можно ли попросить пояснить чуть подробнее?

Роман Васильев: Наша область интересов – коллоидный синтез наночастиц (в этом случае наночастицы синтезируются в растворе в присутствии поверхностно-активных веществ).

Одно из последних достижений – синтез двумерных наночастиц теллурида и селенида кадмия, которые очень интересны для приложений как люминесцентные материалы, т.к. имеют чрезвычайно узкие полосы люминесценции. Обнаруженный нами эффект сворачивания весьма необычен.

С другой стороны, это принципиально новая возможность контролировать форму двумерных материалов. Как правило, изученные двумерные материалы плоские. Обнаруженный нами эффект спонтанного сворачивания позволяет контролируемым образом сворачивать двумерный материал. Это подобно оригами из бумаги.

Но в отличие от обычного оригами наши листы имеют толщину 1 нм, и мы сворачиваем их абсолютно прецизионно, потому что все взаимодействия на поверхности имеют молекулярный характер. Таким образом, мы получаем возможность контроля пространственной формы – еще одну дополнительную степень свободы. Это приводит к изменению электронных свойств. Пока что мы таким образом изменили энергию электронных переходов, но сейчас пытаемся получить круговую поляризацию света. Надеемся, что удастся обнаружить и другие новые эффекты.

ЭВ: Полученный Вами в результате манипуляций с олеиновой кислотой двумерный теллурид кадмия – находит ли он где-либо применение? Экономичен ли он в использовании и производстве?

Роман Васильев: Сейчас наша работа носит фундаментальный характер. Однако еще раз скажу, что наши двумерные наночастицы могут рассматриваться как следующее поколение коллоидных квантовых точек с прецизионно-контролируемыми полосами люминесценции и необыкновенно малой шириной этих полос. Данные свойства важны для светоизлучающих устройств, дисплеев, лазеров. Мы надеемся, что практические приложения появятся в обозримом будущем.

ЭВ: Как быстро ваши решения достигают потребителя?

Роман Васильев: Пока что наш потребитель – другие ученые. Мы стараемся публиковать наши исследования в престижных журналах. Например, информация об этом исследовании увидела свет в Chemistry of Materials.

ЭВ: Проявляет ли бизнес интерес к Вашим научным усилиям?

Роман Васильев: Надеемся, что в обозримом будущем проявит. Пока что наша цель – поиск ярких эффектов и создание новых подходов в нанотехнологиях, которые уже затем перейдут в прорывные технологии. Практические приложения появятся обязательно.