Grafen a konkurence: Pohon sond z rozdílu teplot na osvětlené straně

Bismut, antimon, grafenové oxidy, bor, molybdenit... Všechny tyto látky nabízejí celou paletu netušených možností, třeba elektrony pohybující se téměř rychlostí světla.

Grafen a konkurence: Pohon sond z rozdílu teplot na osvětlené straně


Do třetice se na tomto místě podíváme na zajímavosti ze světa grafenu a příbuzných materiálů, samozřejmě s důrazem na aplikace v elektronice.

Viz také:  Novinky ze světa grafenu: solární články a dvojvrstvé tranzistoryDoba uhlíková: Nejlehčí materiál a supertvrdý grafit

 

Vědci na MIT objevili další sloučeninu, která se svými vlastnostmi blíží grafenu. Profesor Mildred Dresselhaus a jeho tým připravili sloučeninu (nebo spíše slitinu?) bismutu a antimonu, kterou poté nanesli v podobě ultratenkého filmu. V závislosti na tloušťce materiálu, způsobu růstu filmu a pochopitelně také teploty a tlaku má nová sloučenina řadu zajímavých vlastností. Elektrony se zde např. podobně jako v grafenu pohybují prakticky rychlostí světla (pro srovnání – asi 100krát rychleji než v běžné křemíkové elektronice). Výzkumníci proto pokládají sloučeninu za nadějný základ termoelektrických generátorů, chladičů i samotných čipů.
U procesorů nabízí rychlý tok elektronů vysokou rychlost operací. V oblasti termoelektroniky se zase kromě vodivosti využije i výborná tepelná izolace materiálu, která umožní účinné generování proudu z rozdílu teplot (uvažuje se např. o výrobě elektřiny pro kosmické sondy na základě rozdílu teplot na jejich osvětlené a zastíněné straně).
Zajímavé je, že film, který necháme vyrůst speciálním způsobem, může mít i vlastnosti lišící se podle směru (tzv. anizotropní materiál), kdy např. kolmo na „rychlé" elektrony se ty druhé pohybují jako v běžném vodiči. Vědci dokonce uvádějí, že v jednom směru elektrony „poslouchají" třeba klasickou mechaniku, ve druhém relativistickou (jak si to konkrétně představit?), což umožní modelovat řadu fyzikálních problémů.

Zdroj: Phys.org

Poznámka: Jako jiný materiál blížící se svými vlastnostmi grafenu se uvádí sulfid molybdenu (molybdenit, MoS2): Exotické tištěné obvody bez efektu kávových skvrn


Na Rice University v roli další možné náhrady grafenu zkoumají dvourozměrné (tj. de facto atom tlusté) povlaky bóru, který se v této podobě chová víceméně jako kov. Na rozdíl od grafenu je bor prostě vodivý, materiál tedy při výrobním procesu není třeba rozdělovat podle vodivosti – na druhou stranu pochopitelně nebude tak univerzální. Bor se má uhlíku podobat i v tom, že jeho rovinou strukturu lze smotávat do nanotrubiček (proces je obousměrný). Boris Yakobson z Rice University dokonce už v roce 2007 přišel s teorií, podle které by 80atomová molekula boru mohla tvořit obdobu slavného uhlíkového míče (buckyball), nicméně tuto molekulu se dosud podařit nepodařilo.
2D bor lze navíc připravit v různých podobách, kdy základní jednotka může mít např. tvar trojúhelníku či šestiúhelníku. Naopak mřížku grafenu tvoří výhradně šestiúhelníky.

Vědci z University of Wisconsin-Milwaukee experimentují s grafenem ve formě monooxidu (grahene monooxide, GMO; o oxidech grafenu viz také starší článek na Scienceworldu; grafen je uhlík, jeho oxid ale kupodivu není žádný plyn na způsob oxidu uhličitého nebo uhlenatého, ale pevná látka). Tento materiál by se na rozdíl od čistého grafenu měl podle výzkumníků dát snáze nastavit jako polovodič. Připraven byl z uhlíkových nanotrubiček, které reagovaly s nanočásticemi oxidu cínu a přitom se „rozvinuly" do plochy rovinného tenoučkého filmu. Oproti klasickému grafenu by výroba jeho oxidu měla být levnější.
Pokud grafenový oxid zahříváme va vakuu, část kyslíku se z filmu uvolní; jestliže proces přerušíme včas, zbude struktura s malým obsahem kyslíku zvaná monooxid. Vzhledem k vlastnostem povrchu by se tato látka prý mohla výborně uplatnit jako katalyzátor, např. jako anoda v li-ion bateriích.

 

Zdroj: Phys.org, ScienceDaily











Komentáře