Нынче все надежды и разработки в электронике посвящены графену, а кремний в этой области признан королем. Однако есть материал намного более дешевый в добыче и обработке — уголь. И некоторые ученые из Массачусетского технологического института полагают, что именно за ним будущее тонкопленочной электроники.
Тонкие угольные пленки могут применяться во многих сферах, в том числе в создании солнечных батарей и панелей, носимых электронных устройств.
Сегодня уголь разделяется на четыре группы по возрасту, степени сжатости и примесям: бурый уголь, каменный уголь, графит и антрацит. Ученые создавали электронную пленку из каждого доступного вида, но так как количество углерода особенно высоко в антраците, пленка из него дала наилучшие химические, оптические и электрические результаты.
Для создания пленки был специально разработан процесс подготовки угля. Сначала антрацит растирают в порошок, затем помещают в раствор и после этого равномерно размещают его на тонкой пленке, также как графен или кремний. Только в отличие от того же кремния, уголь не нужно очищать на 99%, его можно применять в размельченном виде без дополнительной переработки.
Особенно интересно в исследовании даже не то, что из угля сумели сделать электронную пленку, а то что уголь был под ногами тысячелетиями, используется и добывается он повсеместно веками, но использовать его не в качестве топлива до этого пытались очень и очень редко.
«Этот материал никогда не рассматривался таким образом» — сказал доктор Массачусетского технологического института Брент Келлер.
В первых опытах исследователи построили электрический нагревательный прибор пригодный для разморозки окон автомобиля или крыльев самолета. В процессе изменений температуры в этом устройстве группа заметила, что изменяя температуру используемую для обработки угля, меняется также оптические и электрические свойства, а регулируя температуру можно получить разное качество изменений этих свойств.
По мнению команды, это новая возможность для раскрытия новых потенциалов этого ископаемого. Учитывая и тот факт, что виды угля очень различны по составу и плотности, можно получать все новые и новые композиции, которые можно использовать во многих электронных устройствах.
По словам профессора Гроссмана, главным преимуществом нового материала является его низкая стоимость по сравнению с другими ныне разрабатываемыми материалами, такой положительный момент поспособствует разработке очень дешевых материалов и техники.
«Это значительный шаг, скорее первый, в использовании наноуглеродных материалов, непосредственно из неочищенного угля, с контролируемыми электронными свойствами и превосходной стабильностью и масштабируемостью.» — говорит не вовлеченный в исследование, изучающий результаты, доцент Шенгиян Рен с кафедры машиностроения в университете Темпл.
