Химики Санкт Петербургского университета разработали гибкие полупроводниковые стекла, сравнимые по пластичности с алюминием. На их основе можно производить устойчивые к повреждению приборы ночного видения, гибкие медицинские сенсоры и запоминающие устройства. Разработка открывает перспективы для создания долговечных компонентов инфракрасной оптики и электроники нового поколения, передает inbusiness.kz со ссылкой на Санкт-Петербургский государственный университет.
Как пояснили в пресс-службе вуза, полупроводниковые стекла — это разновидность обычных стекол, в которых кислород заменен на серу, селен или теллур. Такие материалы уже применяются для изготовления инфракрасных систем — тепловизоров, очков ночного видения, а также в гибкой электронике и энергонезависимых накопителях информации, подобных USB-флешкам. Однако их главный недостаток — хрупкость. Изделия из полупроводниковых стекол легко повреждаются, что ограничивает их использование в устройствах, испытывающих механические или температурные нагрузки.
Исследователи СПбГУ нашли способ повысить пластичность таких стекол, что делает устройства на их основе более надежными. Как рассказал почетный профессор СПбГУ, заведующий кафедрой лазерной химии и лазерного материаловедения Юрий Тверьянович, изделия из полупроводниковых стекол часто ломаются из-за появления в них напряжений при изготовлении или эксплуатации.
"Температурные напряжения возникают при производстве инфракрасной оптики методом горячего прессования, механические — в устройствах энергонезависимой памяти просто во время перезаписи информации", — пояснил ученый.
По словам Юрия Тверьяновича, напряжения постепенно ведут к деградации стеклянного полупроводника, однако полностью исключить их невозможно. Поэтому химики решили создать материал, который способен выдерживать воздействие в первые минуты, а затем постепенно снижать напряжение, то есть релаксировать. Повысить пластичность удалось благодаря добавлению в состав стекол серебра.
"Благодаря этому стекла приобрели способность к релаксации напряжений: как термических, так и механических. И теперь они могут выдерживать сжатие, под действием которого обычное стекло разрушается, а также снижать его интенсивность в процессе релаксации", — отметил профессор.
Сегодня у ученых СПбГУ есть два перспективных образца полупроводниковых стекол с различным химическим составом. Стекла первого типа способны снижать приложенное к ним напряжение на три четверти. Их свойства проверили в Центре исследования экстремальных состояний материалов и конструкций Научного парка СПбГУ. Тестовый образец зажимали между двумя твердыми пластинами, которые постепенно сближались и фиксировались. Исследователи измеряли силу давления и наблюдали, как она изменяется со временем. В результате стекло, созданное химиками, уменьшило приложенное к нему напряжение в два раза всего за двадцать минут.
Второй образец был получен в виде пленки толщиной около одного-двух микрон. Его гибкость проверили с помощью нанотвердомера, предназначенного для исследования материалов малого размера. Эксперимент показал, что стекло обладает исключительной пластичностью.
"Это стекло получилось гибким настолько, что оно в буквальном смысле слова мнется. Оно сравнимо с алюминием и даже превосходит его", — подчеркнул Юрий Тверьянович.
По словам исследователя, ученые предполагают, что подобный подход позволит повысить пластичность не только у полупроводниковых, но и у обычных оксидных стекол — тех, из которых изготавливают банки и лампочки. Таким образом, технология может стать основой для широкого круга промышленных и потребительских применений.
Проект нацелен на развитие отраслей, связанных с производством химической и биотехнологической продукции, новых материалов, редких и редкоземельных металлов.
Читайте по теме:
Как цветные перовскиты помогут солнечным батареям
