Создание электроники из угля

Вместо того, чтобы просто оставить его в огне, таким образом, не обращая внимания на молекулярную сложность этого весьма разнообразного материала, он говорит, что мы должны оценить реальное значение этого разнообразия и сложной химии. Уголь может стать основой для панелей солнечных батарей, аккумуляторов или электронных устройств, говорит Гроссман и его команда исследователей.

Как первая демонстрация этого традиционно низкотехнологичного материала, Гроссман, докторант Брент Келлер (Brent Keller) и научный сотрудник Никола Ферралис (Nicola Ferralis) создали простой электрический нагревательный прибор, который может использоваться для размораживания стекол автомобиля или крыльев самолета, или как часть биомедицинского имплантата. При разработке этого устройства, они выявили также первые подробные химические, электрические и оптические свойства тонких пленок четырех различных видов угля: антрацит, бурый уголь, а также два битуминозных типа. Их результаты были опубликованы в журнале Nano Letters.

Оказывается, что встречающиеся в природе сорта угля, без очистки или переработки, которые необходимы для создания электронных устройств из кремния, имеют целый ряд электропроводности, которая охватывает семь порядков (десять миллионов раз). Это означает, что данный сорт угля может обеспечить электрические свойства, необходимые для конкретного компонента.

Часть проблемы состояла в выяснении, как обработать материал, говорит Гроссман. Для этого, Келлер разработал ряд шагов, чтобы раздавить материал в порошок, положить его в раствор, а затем поместить его в тонкие однородные пленки на подложке – необходимый шаг в изготовлении многих электронных устройств, от транзисторов до фотоэлементов.

Несмотря на то, что уголь был одним из наиболее широко используемых людьми веществ в течение многих столетий, его электронные и оптические свойства действительно никогда не были изучены с целью совершенствования устройств.

Даже новая детальная характеристика, полученная исследователями, – это только верхушка большого айсберга, говорит команда. Четыре сорта выбраны из сотен, которые существуют, все с возможными значительными различиями. И подготовка, и тестирование образцов, с самого начала, необычный процесс для специалистов по материаловедению.