Reklama.
Reklama.
Reklama.
Naukowcy uzyskali genialny materiał, do tej pory istniejący tylko na papierze. Będziemy bezstratnie przesyłać prąd?
08 sierpnia 2015, 08:22·3 minuty czytania
Publikacja artykułu: 08 sierpnia 2015, 08:22Gdy ogłoszono powstanie grafenu, a później opracowano jego tanią, bardziej wydajną formę produkcji, pojawiło się mnóstwo pomysłów na to, w jaki sposób nowy materiał będzie można wykorzystać. Wkrótce jednak na pierwszych stronach (głównych) znalazła się Olga Malinkiewicz z uproszczoną metodą produkcji innego cudownego przewodnika – perowskitu.
Reklama.
Nim zdążył opaść kurz, chińscy naukowcy ogłosili właśnie pierwszy test, potwierdzający istnienie kolejnego materiału o niesamowitych możliwościach – stanenu.
Grafen staten!
Prace nad zastosowaniem grafenu w praktyce prowadzone są w różnych ośrodkach na całym świecie. Główne zalety materiału to niezwykła wytrzymałość (jednoatomowa, węglowa warstwa grafenowej „płachty” wytrzyma ciężar samochodu osobowego), bardzo dobre przewodnictwo ciepła oraz prądu; w roli przewodnika jest kilkadziesiąt razy „szybszy” niż tak powszechny dziś krzem.
Prace nad zastosowaniem grafenu w praktyce prowadzone są w różnych ośrodkach na całym świecie. Główne zalety materiału to niezwykła wytrzymałość (jednoatomowa, węglowa warstwa grafenowej „płachty” wytrzyma ciężar samochodu osobowego), bardzo dobre przewodnictwo ciepła oraz prądu; w roli przewodnika jest kilkadziesiąt razy „szybszy” niż tak powszechny dziś krzem.
W zeszłym roku wśród najpopularniejszych polskich naukowców znalazła się Olga Malinkiewicz, współtworząca firmę Saule Technologies. Jej najważniejszy obecnie projekt to perowskity – materiał, który może zrewolucjonizować produkcję paneli słonecznych (w zasadzie proponowany przez młodą fizyk sposób nie będzie miał wiele wspólnego z obecną metodą wytwarzania kolektorów).
Przewodnik fotowoltaiczny, nad którym pracuje, był już wcześniej znany w środowisku naukowym, ale to Malinkiewicz wpadła na to, by go nanosić na cienkie folie. Uzyskanie jednego wata z baterii słonecznej za 50 centów uznawane jest za naprawdę opłacalne – ogniwa perowskitowe pozwolą ten koszt obniżyć do 25 centów, a do tego panele będą cienkie i elastyczne jak naklejki.
Wiek przewodników
Pomijając fakt, że Polacy trzymają się ścisłej czołówki w świecie naukowym, jeśli chodzi o prace nad opracowaniem nowych zastosowań dla „super" przewodników, warto podkreślić, że ostatnie lata obfitują w podobne odkrycia.
Pomijając fakt, że Polacy trzymają się ścisłej czołówki w świecie naukowym, jeśli chodzi o prace nad opracowaniem nowych zastosowań dla „super" przewodników, warto podkreślić, że ostatnie lata obfitują w podobne odkrycia.
W 2013 roku badacze z Uniwersytetu Stanforda, pracujący pod kierunkiem profesora Shouchenga Zhanga, ogłosili wyniki obliczeń, udowadniając w teorii możliwość stworzenia jednoatomowej warstwy cyny o niespotykanych dotąd właściwościach fizycznych.
Materiał ten, nazwany stanenem, podobnie jak grafen (fonetyczna zbieżność nazw nie jest przypadkowa), zaliczany jest do struktur dwuwymiarowych – to określenie umowne, obejmujące na przykład przewodniki o grubości jednego atomu.
Na czym polega potencjalna niesamowitość materiału?
Otóż umożliwi on przesyłanie prądu, nie emitując przy tym ciepła (i to w temperaturze pokojowej). Innymi słowy oznacza to, że przesył będzie odbywał się w sposób zupełnie bezstratny. Jak to możliwe?
Elektrony „podróżujące” po siatce nie będą się ze sobą zderzać; takie rozwiązanie mogłoby oznaczać jeszcze większą rewolucję w przypadku budowy na przykład procesorów, niż grafen.
Opór pojawi się więc tylko na końcach linii stanenu, gdzie podłącza się ją do typowych obwodów i jest niezależny od długości. Odwrotnie jest w przypadku klasycznych przewodników; tam opór wzrasta wraz z długością materiału przewodzącego.
Teraz naukowcy z czterech chińskich uniwersytetów na łamach Nature materials ogłosili wyniki eksperymentu, w którym faktycznie udało im się uzyskać strukturę stanenu.
Niestety, z powodu niedokładnej metody jego uzyskania, nie można jeszcze potwierdzić jego właściwości. Badacze przeprowadzili proces błyskawicznego odparowania cyny w próżni, a opadające na tellurek bizmutu atomy utworzyły stanen; jednocześnie jednak, zaszła reakcja blokująca przewodnictwo elektryczne.
Stanen czy nie stanen?
Jak podaje Nature, niektórzy naukowcy, w tym Ralph Claessen, fizyk na Uniwersytecie w Würzburg w Niemczech, oceniają, że produkt uzyskany przez chińskich badaczy wcale nie musi być tym, za co się go uważa. Według teorii, atomy cyny powinny ustawiać się jak w strukturę podobną do plastra miodu, z naprzemiennie występującymi wzniesieniami i dolinami.
Jak podaje Nature, niektórzy naukowcy, w tym Ralph Claessen, fizyk na Uniwersytecie w Würzburg w Niemczech, oceniają, że produkt uzyskany przez chińskich badaczy wcale nie musi być tym, za co się go uważa. Według teorii, atomy cyny powinny ustawiać się jak w strukturę podobną do plastra miodu, z naprzemiennie występującymi wzniesieniami i dolinami.
Chińczycy wykorzystali elektronowy mikroskop skaningowy i potwierdzili, że właśnie tak to u nich wygląda. Rzecz w tym jednak, że za pomocą tej aparatury mogli dostrzec tylko wierzchnią warstwę stanenu, dlatego swoje odkrycie legitymują ustalonymi przez naukowców ze Stanforda odległościami kolejnych wzniesień.
By ostatecznie potwierdzić, iż faktycznie udało się uzyskać omawiany materiał, muszą zostać przeprowadzone pomiary techniką rentgenografii strukturalnej, wykorzystywaną w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej daną sieć krystaliczną. By tego dokonać, naukowcy będą potrzebować większą ilość materiału badawczego, niż dotychczas udało się wytworzyć.
Napisz do autora: daniel.kotlinski@innpoland.pl
Reklama.
Kopalniawiedzy.plTo nie jest nadprzewodnik, gdyż w zasadniczy sposób różni się od tych materiałów, przewodzi elektryczność ze 100-procentową skutecznością jedynie na krawędziach. Wnętrze materiału jest izolatorem. Czytaj więcej