Praktyczne peleryny-niewidki

Źródło: Wielkoformatowy, elastyczny metamateriał optyczny 3D z ujemnym indeksem, utworzony przez druk nanotransferowy
John Rogers i in.
Natura Nanotechnologia 6 (7): 402-407

Wyniki: Naukowcy opracowali metodę drukowania opartą na pieczątce do generowania dużych arkuszy metamateriałów, nowej klasy materiałów, które oddziałują ze światłem w sposób niespotykany w naturze. Wykorzystali go do stworzenia arkuszy metamateriału, które mierzą prawie dziewięć centymetrów na bok, o rzędy wielkości większe niż było to możliwe wcześniej. Testy wykazały, że ten materiał, który zagina światło do tyłu, w rzeczywistości ma lepsze właściwości optyczne niż materiały wykonane bardziej skomplikowanymi metodami.

Ta historia była częścią naszego wydania z września 2011 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Dlaczego jest to ważne: Eksperymenty na małą skalę sugerują, że metamateriały można wykorzystać do tworzenia pelerynek-niewidek, mikroskopów o superwysokiej rozdzielczości i innych egzotycznych urządzeń optycznych. Ale do tej pory naukowcy nie byli w stanie stworzyć takich urządzeń na praktyczną skalę, ponieważ metamateriały są trudne i czasochłonne w produkcji. Do wycinania skomplikowanych wzorów w nanoskali w warstwach metali i innych komponentów, z których składają się te materiały, zwykle stosuje się powolne, precyzyjne metody, takie jak litografia wiązką elektronów. Największe dotychczas wyprodukowane kawałki miały tylko kilkaset mikrometrów długości.

Metody: Naukowcy zaczęli od zaprojektowania metamateriału, który inni wyprodukowali kilka lat temu przy użyciu wolniejszych metod. Wykonali twardy plastikowy stempel z siatką określoną przez projekt. Następnie umieścili stempel w komorze wyparnej, nakładając kilka cienkich warstw: najpierw warstwę protektorową, a następnie warstwy metalu i materiałów dielektrycznych, które składają się na metamateriał. Na koniec umieścili stempel na powierzchni i poddali ją obróbce chemicznej, aby rozpuścić warstwę protektorową, uwalniając metamateriał od stempla. Stempel został oderwany, pozostawiając metamateriał na powierzchni. Każdy znaczek jest wielokrotnego użytku i niedrogi w wykonaniu.

Następne kroki: Naukowcy spodziewają się, że używając więcej niż jednego stempla, będą w stanie wykonać znacznie większe arkusze metamateriału. Metodę można również dostosować do pracy z innymi projektami metamateriałów, ale naukowcy mają nadzieję, że inni naukowcy wykorzystają ją do wytwarzania dużych ilości tego konkretnego materiału do maskowania i innych zastosowań.

Baterie przezroczyste

Elektrody o cechach mniejszych niż oko może rozróżnić mogą prowadzić do przezroczystych urządzeń elektrycznych

Źródło: Przezroczyste baterie litowo-jonowe
Yi Cui i in.
Materiały Narodowej Akademii Nauk, opublikowano online 25 lipca 2011 r.

Wyniki: Naukowcy stworzyli całkowicie przezroczyste baterie i wykorzystali je do zasilania diody elektroluminescencyjnej. Prototypy mogą przechowywać tyle energii, co bateria niklowo-kadmowa o tej samej pojemności.

Dlaczego jest to ważne: Baterie przezroczyste to ostatni brakujący element potrzebny do wykonania przezroczystych wyświetlaczy i innych przezroczystych urządzeń elektronicznych. Naukowcy stworzyli wcześniej przezroczyste wariacje innych głównych klas elektroniki, w tym tranzystorów i komponentów używanych do sterowania wyświetlaczami.

Metody: Naukowcy zaprojektowali elektrody wykonane z siatki, w której wszystkie linie są rzędu 50 mikrometrów – mniejsze niż widoczne dla ludzkiego oka, dzięki czemu wynik wydaje się przezroczysty. Aby wykonać elektrody, najpierw użyli litografii, aby wyrzeźbić wafel krzemowy w formie z wypukłym wzorem siatki. Płynny PDMS, przezroczysty, gąbczasty polimer, został wylany na formę i oderwany po zestaleniu. Następnie badacze wrzucili roztwór zawierający standardowe materiały do ​​elektrod litowo-jonowych na siatkę wąskich kanałów na powierzchni arkusza PDMS. Działanie kapilarne wciągało materiały do ​​arkusza, aż wszystkie kanały zostały wypełnione, tworząc siatkę. Na koniec naukowcy umieścili przezroczysty elektrolit żelowy między dwiema elektrodami i otoczyli cały system ochronną folią z tworzywa sztucznego.

Następne kroki: Naukowcy chcą poprawić magazynowanie energii o rząd wielkości — do około 200 watogodzin na litr — poprzez zmniejszenie grubości podłoża polimerowego i pogłębienie rowów, w których znajdują się materiały elektrod.

ukryć