Niektóre z najbardziej zachwycających fragmentów filmów o Harrym Potterze dotyczą pierwszej strony Daily Proroka, magicznej gazety z fotografiami poruszającymi się jak gify.
„W Harrym Potterze to magia” - mówi Jonathan Coleman, materiałoznawca z Trinity College Dublin. „Ale dla nas to technologia”.
Coleman i jego zespół stworzyli pierwsze w historii drukowane tranzystory wykonane w całości z nanomateriałów 2D. Innymi słowy, stworzyli całkowicie płaską elektronikę, którą potencjalnie można wydrukować wyjątkowo tanio. Ta drukowana elektronika może mieć dowolną liczbę zastosowań. Można je na przykład wykorzystać do zastąpienia tradycyjnych etykiet cenowych w supermarkecie. Zamiast zmuszać pracownika z pistoletem do etykiet do chodzenia po zmieniających się cenach, etykiety elektroniczne mogą aktualizować się automatycznie. Mogą produkować paszporty, które się odnawiają, lub butelki wina, które mówią, kiedy są przechowywane w zbyt wysokiej temperaturze. Podobnie jak w scenariuszu z Harrym Potterem, można ich używać do robienia gazet, plakatów i kurtek z książkami.
Coleman widzi, że ta technologia łączy się z Internetem rzeczy, aby połączyć nawet najbardziej zwyczajne przedmioty. Twój karton mleka może teraz mieć połączenie z Internetem za pośrednictwem swojej etykiety, mówiąc bezpośrednio do smartfona, aby powiedzieć, kiedy zaczyna się wyczerpywać. Okno sypialni może oferować ciągłe aktualizacje pogody.
„Jeśli potrafisz bardzo tanio drukować elektronikę, możesz wyobrazić sobie rzeczy, które są prawie niewyobrażalne”, mówi Coleman.
Drukowana elektronika istnieje w jakiejś formie od około 30 lat. Przewaga tych nowych tranzystorów nad starszymi drukowanymi urządzeniami elektronicznymi ma związek z ich materiałami budowlanymi. Podczas gdy większość drukowanych układów elektronicznych jest wykonana z polimerów, ten nowy wynalazek jest wykonany z grafenu. Grafen, bardzo burzliwy nanomateriał, jest dwuwymiarową siatką komórkową o strukturze plastra miodu, o grubości zaledwie jednego atomu. Jest mocny, lekki i wyjątkowo dobry przewodnik, a także - a co najważniejsze - jest tani.
„Wykonany jest z grafitu, a grafit jest po prostu wykopany z ziemi” - mówi Coleman.
Oprócz tego, że jest tańszy, nowa drukowana elektronika 2D ma znacznie lepszą jakość niż obecne wersje, mówi Coleman. Istniejące typy mają wiele ograniczeń wydajności związanych ze stabilnością i konwersją energii.
Tranzystory zostały wydrukowane przy użyciu nanoskładek grafenowych jako elektrod, z dislenkiem wolframu i azotkiem boru (dwa inne nanomateriały) jako pozostałymi częściami tranzystora. Nanomateriały są wytwarzane w cieczy, metoda opracowana przez Colemana. Powstałe nanoskładki są płaskie i (względnie) szerokie i mogą przewodzić, izolować lub półprzewodniki w zależności od materiału.
Badanie zostało opublikowane w tym miesiącu w czasopiśmie Science .
Coleman ocenia, że może upłynąć około dekady, zanim produkty wykorzystujące tę technologię będą wystarczająco dobre, aby wejść na rynek. Mówi, że jest to stosunkowo krótka oś czasu, ponieważ istnieje tak duże globalne zainteresowanie nanomateriałami, takimi jak grafen, a zatem tak wielu naukowców pracuje nad optymalizacją takich produktów. Jego własne badania są częścią Graphene Flagship, finansowanej ze środków UE inicjatywy miliardów euro na rzecz dalszych innowacji w zakresie grafenu o potencjalnym zastosowaniu dla społeczeństwa.
„Jest w zasięgu wzroku” - mówi. „Wiemy, co należy zrobić, to tylko kwestia robienia tego, a pieniądze są na miejscu”.
Drukowana elektronika 2D to tylko jedno potencjalne zastosowanie nanomateriałów, takich jak grafen. Inne badane zastosowania obejmują wyjątkowo szybkie ładowanie akumulatorów, gąbki do usuwania wycieków oleju i panele słoneczne, które działają nawet podczas deszczu.
„Nanomateriały mają wiele wspaniałych właściwości, które, jak wierzę, mocno zmienią świat, umożliwiając nam ulepszanie, przyspieszanie i obniżanie kosztów aplikacji i aplikacji” - mówi Coleman. „Mamy rewolucję technologiczną, w której zaczynamy widzieć pierwsze owoce, i myślę, że zobaczymy niesamowite rzeczy w ciągu następnej dekady”.
