aion-portent

Графен

Графен представляет собой двумерный материал, состоящий из атомов углерода, расположенных в виде пчелиных сот. Он обладает уникальными физическими свойствами — исключительной прочностью, гибкостью и высокой тепло- и электропроводностью.

Открытие графена

Впервые графен был выделен и исследован группой физиков под руководством Андрея Гейма и Константина Новоселова из Манчестерского университета в 2004 году. За это открытие в 2010 году им была присуждена Нобелевская премия по физике.

Потенциальное применение графена

• Электроника и оптоэлектроника – высокочастотные транзисторы, сенсорные панели, солнечные батареи;
• Композитные материалы – полимеры и керамика с улучшенными свойствами;
• Биомедицина – диагностические биосенсоры, противоопухолевые препараты, имплантаты;
• Энергетика и хранение данных – литий-ионные и суперконденсаторы, жёсткие диски нового поколения.

Метаматериалы

Метаматериалы – это искусственно созданные композитные материалы, обладающие свойствами, не встречающимися в природных веществах. Они имеют особую внутреннюю структуру, которая взаимодействует с волнами различной природы необычным образом.

Уникальные свойства метаматериалов

За счёт этих эффектов метаматериалы обладают уникальными оптическими и радиотехническими свойствами, что позволяет создавать «плащи-невидимки», сверхточные датчики, линзы с предельно высоким разрешением и многое другое.

Перспективные области применения метаматериалов

Метаматериалы активно исследуются в последние 2-3 десятилетия, и открывают широкие возможности для различных отраслей:

• Оптоэлектроника – компактные сверхмощные лазеры, оптоволокно с улучшенными характеристиками;
• Антенная техника – миниатюрные антенны с высоким коэффициентом усиления;
• Медицина – имплантируемые микрочипы, контрастные агенты для МРТ, биосенсоры;
• Акустика – звукоизоляция, детекторы, глушители шума;
• Тепловые технологии – высокоэффективные теплоизоляторы и теплопроводы.

Перовскиты

Перовскиты представляют собой класс неорганических веществ со структурой перовскита CaTiO3. Они демонстрируют широкий спектр полезных электрических, магнитных, оптических и других свойств.

Солнечные батареи на основе перовскитов

В последнее время перовскиты активно изучаются как материал для солнечных батарей нового поколения. По сравнению с кремнием они обладают более высоким КПД преобразования солнечного света в электричество, а также удешевлением производства и возможностью создания гибких конструкций.

КПД лабораторных образцов перовскитных солнечных батарей достиг 25%, что уже превышает показатели кремниевых аналогов. Ожидается, что в обозримом будущем КПД перовскитных батарей может достичь 30% и выше.

Прочие области применения

Помимо фотовольтаики активно исследуются возможности использования перовскитов в светоизлучающих диодах, лазерах, сенсорах, катализаторах и других устройствах, где могут принести значительные преимущества.

Двумерные магниты

Двумерные магнетики, или 2D-магниты – это сравнительно новый класс магнитных материалов, имеющих атомную толщину. Их открытие произвело настоящую революцию в области магнетизма и сулит большие перспективы для электроники, спинтроники, квантовых вычислений и других областей.

Уникальные свойства

• Экстремально высокие магнитные характеристики при комнатной температуре – гигантское магнитосопротивление, остаточная намагниченность и др.;
• Возможность точной настройки магнитного поведения путём структурных модификаций;
• Совместимость с полупроводниковыми технологиями благодаря планарной конструкции.

Такое сочетание качеств открывает путь для создания нового поколения энергоэффективных электронных компонентов – магнитных запоминающих устройств, датчиков, сверхбыстродействующих микрочипов и т.д.

Перспективы применения

В ближайшем будущем 2D-магниты могут найти широкое применение в таких областях, как спинтроника, магноника, информационные и телекоммуникационные технологии новых поколений. Предстоят также исследования возможностей их использования в медицине и биологии.