Ультратонкая пленка из алмаза на основе графена

социальный Проект

Диаман

Диаман – это ультратонкая пленка из алмаза на основе графена, революционная разработка международной группы инженеров, которую возглавили российские ученые из Сколковского института науки и технологий и Института химии твердого тела и механохимии РАН.

Это теоретическое исследование имеет огромный потенциал в самых разных отраслях. Одним из главных достоинств сверхтонких алмазных пленок является их низкое энергопотребление. Из них можно создавать инновационные дисплеи для мобильных устройств, планшетов и не стационарных компьютеров, что обеспечит удобство их использования и долговечность самих гаджетов. Алмазные пленки станут ценным материалом для медицинских исследований, который ляжет в основу современных биосенсоров, применимых для ранней диагностики самых разных заболеваний и более точного мониторинга лечения.

Дальнейшие изыскания в этой области должны привести к созданию многих уникальных устройств и успешному коммерческому использованию сверхтонких алмазных пленок по всему миру.

Создание диамана

В 2014 году международная группа исследователей из Сколтеха, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и норвежского Университета Тромсё в сотрудничестве с другими учеными, провели теоретический анализ свойств сверхтонких алмазных пленок на основе графена и определили, какие из них наиболее подходят для использования в дисплеях с автоэлектронной эмиссией. Этот тип плоских экранов изначально разрабатывался наравне с популярными сейчас жидкокристаллическими дисплеями, и возможно, что альтернативная технология в скором времени будет иметь потенциал для применения.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Графен является самым тонким материалом, который известен на сегодняшний день. Он состоит всего из одного атомного слоя углерода и имеет толщину всего 0,335 нанометра. Это делает его более прочным, чем сталь, но при этом очень легким и гибким.

Компьютерная модель диамана
Компьютерная модель диамана. Фото: freepik.com

Одним из основных преимуществ сверхтонких алмазных пленок (диамана) является их низкое энергопотребление. Это означает, что дисплеям, созданным с использованием таких пленок, нужно меньше энергии, что может быть особенно важно для мобильных устройств, где продолжительность работы от аккумулятора имеет большое значение.

Широкий угол обзора – еще одно преимущество сверхтонких алмазных пленок. Это означает, что изображение на экране будет видно четко и ярко даже при большом угле наблюдения. Такая особенность может быть полезна для создания дисплеев, например, табло прилета\вылета в аэропортах, изображение на которых должно идеально считываться с большого расстояния и с разных ракурсов.

Безынерционность – еще одно важное свойство сверхтонких алмазных пленок. Это означает, что пиксели на таких дисплеях могут менять цвет очень быстро, без задержек и мерцания. Такая быстрая реакция может быть важна для отображения быстро движущихся объектов или динамического видео.

Исследование проведено с использованием теоретического анализа свойств алмазных пленок, что позволило определить наиболее подходящие варианты для использования в дисплеях с автоэлектронной эмиссией. Эти результаты могут послужить основой для дальнейших исследований и разработок в этой области.

Структура диамана
Структура диамана. Фото: Институт-физики-твердого-тела-имени-Ю.А.-Осипьяна-Российской-академии-наук-(ИФТТ-РАН)

Сверхтонкие алмазные пленки представляют собой потенциально перспективную альтернативу современным дисплеям. Дополнительные исследования и разработки помогут полностью реализовать их потенциал и создать коммерчески доступные комплектующие на их основе.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Графен обладает удивительными электронными свойствами. Он является полупроводником с очень высокой подвижностью электронов, что делает его идеальным материалом для использования в сфере электроники. Возможно, в будущем графен заменит кремний, который сейчас широко используется в производстве полупроводников.

Область применения диамана

Сверхтонкие алмазные пленки имеют потенциал для применения в различных областях помимо дисплеев с автоэлектронной эмиссией. Например, они могут быть использованы в оптической электронике, включая лазерные системы и фотоэлектрические устройства.

Благодаря своей высокой прочности и термостабильности, алмазные пленки могут быть применены в производстве микроэлектромеханических систем (MEMS) и наноэлектромеханических систем (NEMS), что открывает новые возможности для создания более надежных и точных устройств.

Также сверхтонкие алмазные пленки также обладают потенциалом для использования в медицине и биологии. Их химическая инертность и биокомпатибельность делают их идеальными материалами для создания имплантатов, сенсоров и биосовместимых устройств. Например, такие пленки могут использоваться в разработке биосенсоров для ранней диагностики различных заболеваний и мониторинга состояния пациентов.

Дисплеи устройств
Дисплеи устройств. Фото: freepik.com

Кроме того, сверхтонкие алмазные пленки также могут найти свое применение в промышленности. Благодаря своей высокой твердости и износостойкости, они могут использоваться для покрытия инструментов и деталей в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. Это позволит увеличить срок службы и эффективность оборудования.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Графен обладает уникальными оптическими свойствами. Он является транспарентным для видимого света  и поглощает свет практически на 100%. Это делает его наиболее темным материалом, который известен наукой. Благодаря этим свойствам графен может быть использован в создании ультрачувствительных оптических сенсоров и датчиков.

Популярные вопросы

Вопрос: Ученые из каких организаций создали диаман?

Ответ: Диаман был разработан группой ученых из Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Сколтеха и Арктического университета Норвегии или Университета Тромсё.

Вопрос: Где может найти свое применение диаман?

Ответ: В оптической электронике, в производстве микроэлектромеханических и наноэлектромеханических систем, в медицине и ключевых отраслях промышленности.