Praktiski neredzamības apmetņi

Avots: Liela laukuma elastīgs 3D optiskā negatīvā indeksa metamateriāls, ko veido nanotransfera drukāšana
Džons Rodžerss u.c.
Dabas nanotehnoloģijas 6 (7): 402-407

Rezultāti: Pētnieki ir izstrādājuši uz zīmogiem balstītu drukāšanas metodi lielu metamateriālu loksņu ģenerēšanai — jaunai materiālu klasei, kas mijiedarbojas ar gaismu dabā neredzamā veidā. Viņi to ir izmantojuši, lai izgatavotu metamateriāla loksnes, kuru izmērs ir gandrīz deviņi centimetri katrā pusē, kas ir par lieluma kārtām lielākas, nekā bija iespējams iepriekš. Pārbaudes parādīja, ka šim materiālam, kas liec gaismu atpakaļ, patiesībā ir labākas optiskās īpašības nekā materiāliem, kas izgatavoti ar sarežģītākām metodēm.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2011. gada septembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Kāpēc tas ir svarīgi: Neliela mēroga eksperimenti liecina, ka metamateriālus varētu izmantot neredzamības apmetņu, īpaši augstas izšķirtspējas mikroskopu un citu eksotisku optisku ierīču izgatavošanai. Taču līdz šim pētnieki nav spējuši izveidot šādas ierīces praktiskā mērogā, jo metamateriālu izgatavošana ir sarežģīta un laikietilpīga. Lēnas, precīzas metodes, piemēram, elektronu staru litogrāfija, parasti ir izmantotas, lai metālu slāņos un citos komponentos, kas veido šos materiālus, iegrieztu sarežģītus nanomēroga modeļus. Lielākie iepriekš saražotie gabali bija tikai pāris simtus mikrometru gari.

Metodes: Pētnieki sāka ar metamateriāla dizainu, ko citi bija ražojuši pirms dažiem gadiem, izmantojot lēnākas metodes. Viņi izgatavoja cietas plastmasas zīmogu, kas veidots ar zīmējumā paredzēto režģi. Pēc tam viņi iespieda zīmogu iztvaicēšanas kamerā, uzklājot vairākas plānas plēves: vispirms upurēšanas slāni, tad metāla un dielektrisko materiālu slāņus, kas veido metamateriālu. Visbeidzot, viņi uzlika zīmogu uz virsmas un ķīmiski apstrādāja, lai izšķīdinātu upurēšanas slāni, atbrīvojot metamateriālu no zīmoga. Zīmogs tika noņemts, atstājot metamateriālu uz virsmas. Katrs zīmogs ir atkārtoti lietojams, un to izgatavošana ir lēta.

Nākamie soļi: Pētnieki sagaida, ka, izmantojot vairāk nekā vienu zīmogu, viņi varēs izgatavot daudz lielākas metamateriālu loksnes. Šo metodi var pielāgot arī darbam ar citiem metamateriālu dizainiem, taču pētnieki cer, ka citi zinātnieki to izmantos, lai izveidotu lielu daudzumu šī konkrētā materiāla maskēšanai un citiem lietojumiem.

Caurspīdīgas baterijas

Elektrodi, kuru īpašības ir mazākas nekā acs, var radīt caurspīdīgas elektriskās ierīces

Avots: Caurspīdīgi litija jonu akumulatori
Yi Cui et al.
Proceedings of the National Academies of Sciences, publicēts tiešsaistē 2011. gada 25. jūlijā

Rezultāti: Pētnieki ir izgatavojuši pilnībā caurspīdīgas baterijas un izmantojuši tās, lai darbinātu gaismas diodes. Prototipi var uzglabāt tikpat daudz enerģijas kā tāda paša tilpuma niķeļa-kadmija akumulators.

Kāpēc tas ir svarīgi: Caurspīdīgās baterijas ir pēdējā trūkstošā sastāvdaļa, kas nepieciešama caurspīdīgu displeju un citu caurspīdīgu elektronisku ierīču izgatavošanai. Pētnieki iepriekš ir veikuši caurspīdīgas izmaiņas citās galvenajās elektronikas klasēs, tostarp tranzistoros un displeju vadīšanai izmantotajās komponentēs.

Metodes: Pētnieki izstrādāja elektrodus, kas izgatavoti no sieta, kurā visas līnijas ir aptuveni 50 mikrometri — mazākas, nekā redzams cilvēka acij, tāpēc rezultāts šķiet caurspīdīgs. Lai izgatavotu elektrodus, viņi vispirms izmantoja litogrāfiju, lai silīcija vafeles izgrieztu veidnē ar paaugstinātu režģa rakstu. Šķidrais PDMS, dzidrs, mīksts polimērs, tika uzliets virs veidnes un nomizots, tiklīdz tas bija sacietējis. Pēc tam pētnieki nometa šķīdumu, kas satur standarta materiālus litija jonu elektrodiem, uz šauru kanālu režģa uz PDMS loksnes virsmas. Kapilārā darbība ievilka materiālus loksnē, līdz tika aizpildīti visi kanāli, izveidojot sietu. Visbeidzot, pētnieki ievietoja caurspīdīgu gēla elektrolītu starp diviem elektrodiem un iesaiņoja visu sistēmu aizsargājošā plastmasas iesaiņojumā.

Nākamie soļi: Pētnieki vēlas uzlabot enerģijas uzglabāšanu par apmēram 200 vatstundām uz litru, samazinot polimēra substrāta biezumu un padziļinot tranšejas, kas satur elektrodu materiālus.

paslēpties