• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.03.2023
Сколтех
610

Ученые подобрали «плоский» алмаз для плоских экранов

4.8

Исследователи из Сколтеха, Университета Тромсе — Арктического университета Норвегии, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и их коллеги выполнили теоретический анализ свойств сверхтонких алмазных пленок и определили, какие из них наиболее пригодны для дисплеев с автоэлектронной эмиссией. Эту разновидность плоских экранов первоначально разрабатывали наравне с господствующими сейчас жидкокристаллическими дисплеями. И, возможно, альтернативную технологию рано списывать со счетов. Потенциальные преимущества — низкое энергопотребление, широкий угол обзора и безынерционность: пиксели меняют цвет быстро.

Ученые подобрали «плоский» алмаз для плоских экранов / ©Getty images / Автор: Euclio Drusus

Исследование опубликовано в журнале первого квартиля ACS Applied Materials & Interfaces. Диаман — сверхтонкая алмазная пленка, которая получается, если положить друг на друга два и более слоя графена и присоединить к внешним поверхностям этой многоэтажной конструкции атомы фтора, водорода или некоторых других элементов. В результате графен искривляется и его слои соединяются в плоский алмаз. Как раз такой материал может по своим электронным свойствам подойти для дисплеев компьютеров, телефонов, телевизоров с автоэлектронной эмиссией. Однако свойства диаманов трудно поддаются вычислению и зависят от многих параметров.

Старший преподаватель Сколтеха Александр Квашнин из Проектного центра по энергопереходу защитил кандидатскую диссертацию на тему свойств диаманов и выступил одним из авторов нового исследования, которое он прокомментировал так: «Мы рассмотрели различные диаманы с точки зрения влияния ряда факторов на их электронные свойства, а значит и на их применимость в дисплеях с автоэлектронной эмиссией.

Кристиан Тантардини и другие / ©ACS Applied Materials & Interfaces

Всего было рассмотрено 60 сверхтонких алмазных пленок — это число получается, если перемножить три переменные. Во-первых, количество слоев углерода могло быть от одного до шести. Во-вторых, тип атомов, покрывающих поверхность пленок: фтор или водород. В-третьих, слои графена можно двигать относительно друг друга, в данном случае изучались пять вариантов их взаимной ориентации».

Ключевая характеристика, которую исследователи рассчитали для каждой из 60 конфигураций диамана, — сколько энергии требуется, чтобы выбить электрон с поверхности алмазной пленки. Этот параметр важен для дисплеев с автоэмиссией, поскольку излучение электронов как раз используется в них, чтобы зажигать пиксели, из которых складывается изображение на экране. Чем меньше энергии при этом расходуется, тем лучше, а зависит эта величина от так называемой запрещенной зоны материала: какие энергетические состояния в нем доступны электронам, а какие нет. Запрещенная зона тоже рассчитывалась и исследовалась авторами статьи. Вывод: наиболее подходящая для дисплеев конфигурация диамана — шесть слоев, гидрирование (то есть водород, а не фтор) и ориентация углеродной пленки с поверхностью (2̅110).

Диаман — сверхтонкая алмазная пленка из атомов углерода (серые шарики), которые перешли из графеновой в алмазную кристаллическую структуру из-за того, что часть связей оказалась занята атомами фтора (розовые шарики). До присоединения к внешним поверхностям атомов фтора, углерод пребывал в форме двух плоских слоев с решеткой в виде шестиугольных сот / ©Сколтех

Старший научный сотрудник Кристиан Тантардини из ИХТТМ СО РАН и Арктического университета Норвегии — первый автор исследования и выпускник аспирантуры Сколтеха. Он рассказал: «Помимо электронных свойств нами были определены поверхностные дипольные моменты посредством создания полуколичественного подхода на основе шкалы электроотрицательности, разработанной мной и профессором Огановым в Сколтехе. Данный подход позволяет избежать сложных и долгих первопринципных расчетов и спрогнозировать реакционную способность поверхности новых двумерных материалов».

Поверхностные дипольные моменты влияют на электронные свойства диаманов, в том числе на эмиссию электронов, поэтому полученная информация ценна для разработки дисплеев с автоэлектронной эмиссией и подбора альтернативных материалов для этих устройств. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Вчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

4 часа назад
Татьяна

В мире все большую популярность завоевывают изображения и звуки, созданные методами глубокого обучения. Их называют дипфейками. Настоящий тренд — подделка с помощью ИИ фото и видео знаменитостей. Установить их подлинность сложно даже специалистам. Что, если попробовать астрономические методы? Этим путем пошли ученые из Великобритании. Объект их исследования — анализ отражений в зрачках людей.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно