Νέα Μέθοδος Καλλιέργειας Νανοπλακέτων Μπορεί να Αποδεσμεύσει Καλύτερα Ηλεκτρονικά

Μια ομάδα ερευνητών μόλις παρουσίασε μια λεπτομερή μελέτη που ερευνά μια νέα μέθοδο καλλιέργειας νανοπλακέτων με τη δυνατότητα να βελτιώσει σημαντικά τα ηλεκτρονικά. Η μέθοδος απαιτεί λιγότερη ενέργεια και κόστος και προσφέρει μεγαλύτερη συνέπεια σε σχέση με τις τρέχουσες διαδικασίες. Εδώ είναι όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε.

Νανοπλακέτες CsPbBr3

Οι νανοπλακέτες είναι μικροσκοπικά λεπτά φύλλα υλικού. Αυτά τα φύλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς ανάλογα με το υλικό και τα χαρακτηριστικά του. Σήμερα, μπορείτε να βρείτε αυτές τις συσκευές σε πολλούς από τους πιο σημαντικούς αισθητήρες, LED και ακόμη και ηλιακά πάνελ. Η ευρεία χρήση τους οφείλεται στις φεροηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού που εμφανίζονται σε ορισμένες παραλλαγές.
Ιδιαίτερα, τα φεροηλεκτρικά υλικά μπορούν να διατηρούν την πολικότητά τους, η οποία μπορεί να αλλάξει όταν ανιχνευθεί τάση. Ως εκ τούτου, παίζουν ζωτικούς ρόλους σε πολλές από τις σύγχρονες υψηλής τεχνολογίας δομές. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα στις τρέχουσες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αυτών των χρήσιμων μικροκρυστάλλων.

Προβλήματα με τις Τρέχουσες Νανοπλακέτες CsPbBr3

Πολλά προβλήματα έχουν περιορίσει τη χρήση των νανοπλακέτων CsPbBr3· το κύριο πρόβλημα των σημερινών διαδικασιών κατασκευής είναι ότι είναι πολύ ακριβές. Η δημιουργία κρυστάλλων CsPbBr3 υψηλής ποιότητας απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες και εξειδικευμένες συσκευές και δεν μπορεί να παράγει αξιόπιστα μεγαλύτερους, πιο χρήσιμους κρυστάλλους. Αναγνωρίζοντας αυτά τα ελαττώματα, η ομάδα πρότεινε μια νέα τεχνική για τη δημιουργία του κρυστάλλου που απαιτείται για την παραγωγή μεγάλων, αξιόπιστων νανοπλακέτων CsPbBr3.

Μελέτη Νανοπλακέτων CsPbBr3

Η μελέτη με τίτλο «Near Room Temperature Solvothermal Growth of Ferroelectric CsPbBr3 Nanoplatelets with Ultralow Dark Current» δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Materials αυτόν τον μήνα. Εξηγεί πώς οι μηχανικοί κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν μια νέα μέθοδο βασισμένη σε διαλύτη για να βελτιώσουν την αξιοπιστία, να μειώσουν το κόστος και να αυξήσουν το μέγεθος των κρυστάλλων που μπορούσαν να δημιουργήσουν σταθερά.

Σολβοθερμική Σύνθεση

Η νέα μέθοδος της ομάδας για τη δημιουργία κρυστάλλων βασίζεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται σολβοθερμική σύνθεση. Σε αυτή τη διαδικασία κατασκευής, χρησιμοποιείται ένα προ-δίκαιο χημικό για τη διευκόλυνση της ανάπτυξης των κρυστάλλων. Η λύση είναι αλκοολική και προσφέρει άριστη διαλυτότητα, επιτρέποντας τη δημιουργία μεγαλύτερων και πιο συνεπών νανοπλακέτων. Το διαλυμένο υλικό ανασχηματίζεται ως υπερλεπτές νάνοπλακέτες που έχουν πάχος μόνο μικρομέτρων.

Σε σύγκριση, τα ανθρώπινα μαλλιά έχουν πάχος από 30 έως 80 μικρόμετρα. Αυτές οι μικροσκοπικές πλάκες είναι η ιδανική προσθήκη σε προηγμένα ηλεκτρονικά που απαιτούν ελαφριά και αξιόπιστα υλικά που μπορούν να παραχθούν μαζικά σε προσιτές τιμές. Μόλις η ομάδα δημιούργησε τις μικροσυσκευές της, ήρθε η ώρα να δοκιμάσει τη θεωρία της.

Δοκιμές Νανοπλακέτων CsPbBr3

Οι μηχανικοί πραγματοποίησαν πολλαπλές δοκιμές στα Νανοπλακέτες CsPbBr3. Ξεκίνησαν με τη δοκιμή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών, στη συνέχεια του φωτός, και μετά της ανθεκτικότητας και της συνέπειας. Για να εξασφαλίσουν ακριβή αποτελέσματα, χρησιμοποιήθηκαν πολλαπλές μεθόδους δοκιμής.

Πιεζοαντιδραστική Μικροσκοπία Δύναμης

Ένα από τα κύρια σημεία ενδιαφέροντος ήταν οι ηλεκτρικές δυνατότητες των νέων νανοπλακέτων. Οι ερευνητές χρειάστηκε να δοκιμάσουν αυτά τα χαρακτηριστικά για να διασφαλίσουν ότι οι μονάδες διατηρούν την αγωγιμότητα. Συγκεκριμένα, ήθελαν να γνωρίζουν πόσο, για πόσο χρόνο και ποια είναι η αποτελεσματικότητα. Η ομάδα παρατήρησε φεροηλεκτρισμό στα κβαντικά σημεία CsPbBr3 και μπόρεσε να μετρήσει την συγκεκριμένη μηχανική απόκριση των κρυστάλλων σε διάφορα ηλεκτρικά πεδία.

Δεύτερη Γεννήτρια Αρμονικής

Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν επίσης για τη σύλληψη φωτός και την ευαισθησία αυτών των συσκευών. Ενσωμάτωσαν δοκιμές Δεύτερης Γεννήτριας Αρμονικής για να δουν ακριβώς ποιες συχνότητες φωτός παράγουν οι κρύσταλλοι σε συγκεκριμένα ρεύματα. Αυτές οι δοκιμές βοήθησαν την ομάδα να κατανοήσει καλύτερα τις δυνατότητες ανίχνευσης φωτός των μικροκρυστάλλων τους.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα της εργασίας της ομάδας μιλούν από μόνα τους. Οι νανοκρύσταλλοι δημιουργήθηκαν με επιτυχία. Επιπλέον, κατάφεραν να διατηρήσουν και να ξεπεράσουν τις φεροηλεκτρικές ιδιότητες των προηγούμενων κρυστάλλων, πράγμα που σημαίνει ότι η νέα μέθοδος δημιούργησε πιο ενεργειακά αποδοτικούς και ευαίσθητους κρυστάλλους.
Οι δοκιμές αποκάλυψαν επίσης ότι η νέα μέθοδος καλλιέργειας αυτών των μονάδων ήταν επιτυχής. Οι ερευνητές μπόρεσαν να συνθέσουν μαζικούς φεροηλεκτρικούς κρυστάλλους CsPbBr3 χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση, κάτι που είναι πρωτοποριακό στον κλάδο. Αυτή η δυνατότητα θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην αγορά, επιτρέποντας στους προγραμματιστές να ενσωματώνουν πιο ευαίσθητους και αποτελεσματικούς αισθητήρες στα ηλεκτρονικά τους χωρίς αύξηση τιμών. Συγκεκριμένα, η δοκιμή αποκάλυψε ότι οι νέοι μικροκρύσταλλοι είναι 100 φορές πιο αποτελεσματικοί στην ανίχνευση φωτός από τους προγόνους τους.

Οφέλη

Υπάρχουν πολλά οφέλη που αυτή η έρευνα προσφέρει στην αγορά. Για χρόνια, οι μηχανικοί αναζητούν τρόπους δημιουργίας πιο ευαίσθητων αισθητήρων φωτός και ελαφρύτερων συσκευών. Αυτές οι μονάδες είναι ζωτικής σημασίας στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, στην παραγωγή ενέργειας και στις βιομηχανίες επιστήμης υλικών. Οι νανοπλακέτες παρέχουν μια βιώσιμη λύση για αυτά τα προβλήματα, επειδή είναι μικροσκοπικές, ελαφριές και, όταν δημιουργούνται σωστά, ανθεκτικές.

Κοντά στη Θερμοκρασία Δωματίου

Ένα από τα μεγαλύτερα οφέλη που εισάγει η νέα μέθοδος δημιουργίας κρυστάλλων είναι η δυνατότητα δημιουργίας νανοπλακέτων κοντά στη θερμοκρασία δωματίου. Η χρήση διαλυτών αντί για έντονη θερμότητα ή ακτινοβολία ανοίγει το δρόμο για λιγότερο παρεμβατικές διαδικασίες κατασκευής. Η νέα προσέγγιση εξαλείφει την ανάγκη για ισχυρές συσκευές, επιτρέποντας σε περισσότερους κατασκευαστές να εφαρμόσουν τις μεθόδους μειώνοντας το κόστος.

Δημιουργία Κρυστάλλων σε Παρτίδες

Η ζήτηση για νανοπλακέτες αυξάνεται, και αυτή η πρόσφατη μελέτη θα βοηθήσει στην κάλυψη αυτής της ζήτησης. Η δημιουργία μεγάλων παρτίδων νανοπλακέτων CsPbBr3 αποδείχθηκε δύσκολη στο παρελθόν. Για παράδειγμα, οι πρώιμες διαδικασίες δεν υποστήριζαν τη δημιουργία παρτίδων κρυστάλλων. Αυτή η νέα προσέγγιση παρέχει ομοιομορφία στη διαδικασία κατασκευής, επιτρέποντας στους μηχανικούς να παράγουν εύκολα ανθεκτικές νανοπλακέτες CsPbBr3.

Χαμηλότερο Κόστος

Η δημιουργία νανοπλακέτων με τις τρέχουσες μεθόδους είναι δαπανηρή. Εξειδικευμένα εργαλεία που μπορούν να αντέξουν υψηλές θερμοκρασίες σε επίπεδο μικρομέτρων είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν, περιορισμένα σε διαθεσιμότητα και ακριβά στο σχεδιασμό, την κατασκευή, τη διανομή και τη συντήρηση. Η χρήση αλκοολικών διαλυτών ανοίγει το δρόμο για ευρεία υιοθέτηση αυτής της διαδικασίας κατασκευής νανοπλακέτων στο μέλλον.

Καλύτερες Ηλεκτρικές Ιδιότητες

Η μέθοδος με διαλύτη προσφέρει καλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα και πόλωση σε σύγκριση με τις προηγούμενες τεχνικές κατασκευής. Αυτά τα χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους μηχανικούς να κατασκευάσουν πιο αποτελεσματικά ηλιακά πάνελ, LED και εξοπλισμό οπτικής παρατήρησης.

Μικρότερες Συσκευές

Ένας ακόμη σημαντικός λόγος για τον ενθουσιασμό της βιομηχανίας με αυτή τη μελέτη είναι ότι οι νανοπλακέτες είναι κρίσιμα στοιχεία στα σύγχρονα μικροηλεκτρονικά. Η μέθοδος με διαλύτη διευκολύνει τη δημιουργία μικρών, αξιόπιστων πλακετών που μπορούν να ενσωματωθούν σε άλλα νανο ή μικρο ρομπότ. Αυτές οι μικροσκοπικές συσκευές θεωρούνται από πολλούς το μέλλον πολλών βιομηχανιών.

Ερευνητές

Η μελέτη προωθήθηκε από μια ομάδα μηχανικών υπό την ηγεσία του Gokul Anilkumar, του Dr. Rahman, του Dr. Goutam Sheet και του Prof. Pavan Kumar από το IISER, καθώς και της Dr. Sooyeon Hwang από το Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven. Κάθε ομάδα έφερε τις ειδικές της δεξιότητες στο έργο, επιτρέποντας στην ομάδα να διεξάγει μια ποικιλία δοκιμών σε πολλαπλά φάσματα και χρησιμοποιώντας τα πιο πρόσφατα μοντέλα.

Πιθανές Εφαρμογές

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές χρήσης για τις νανοπλακέτες σε διάφορους κλάδους. Αυτές οι συσκευές είναι κρίσιμες στην σημερινή οικονομία, όπου έχουν χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πιο ανθεκτικών υλικών, την πρόληψη της εξάπλωσης ασθενειών και πολλά άλλα. Ακολουθούν οι κορυφαίες πιθανές εφαρμογές για τις νανοπλακέτες CsPbBr3 της ομάδας.

Υπεραισθητικός Αισθητήρας

Μία από τις κύριες χρήσεις αυτής της ανακάλυψης είναι η εισαγωγή υπεραισθητικών ανιχνευτών φωτός. Αυτοί οι αισθητήρες θα μπορούσαν να ανοίξουν μια νέα εποχή υψηλής ισχύος ηλιακών πάνελ που είναι αρκετά ευαίσθητα ώστε να συλλέγουν φως από αδύναμες πηγές όπως ο νυχτερινός ουρανός. Εάν είναι επιτυχής, η ηλιακή ενέργεια θα λάβει σημαντική ενίσχυση στην αξιοπιστία, την αποδοτικότητα και το μέγεθος, καθώς τα νέα πάνελ θα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τα παλαιότερα μοντέλα.
Επιπλέον, οι αισθητήρες μπορούν να ρυθμιστούν για τη δημιουργία καλύτερου εξοπλισμού ασφαλείας και παρακολούθησης. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν το παραμικρό ποσό ενέργειας που παράγεται από φως, ακτίνες Χ ή άλλες πηγές ακτινοβολίας. Ως εκ τούτου, θα μπορούσαν να κάνουν τα εργασιακά περιβάλλοντα πιο ασφαλή παρέχοντας πιο αξιόπιστες μεθόδους ανίχνευσης.

Θερμική Προστασία και Διαχείριση

Η αεροδιαστημική βιομηχανία χρησιμοποιεί εδώ και πολύ καιρό τις νανοπλακέτες για την επίλυση πολλών προβλημάτων επιστήμης υλικών. Αυτές οι συσκευές μπορούν να βοηθήσουν στη θερμική διαχείριση των υλικών υπό ακραίες συνθήκες. Για παράδειγμα, οι νανοπλακέτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της απόδοσης του υλικού κατά την είσοδο ή έξοδο από την ατμόσφαιρα. Αυτές οι μικροσκοπικές μονάδες μπορούν να βοηθήσουν στη διανομή ή εστίαση της θερμότητας σε κρίσιμες περιοχές χωρίς να προσθέτουν στο συνολικό βάρος του έργου.

Νέα Υλικά

Οι πλάκες διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη δημιουργία νέων υλικών για την κατασκευή. Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί συνεχίζουν να ανακαλύπτουν νέα και πιο αξιόπιστα υλικά χρησιμοποιώντας νανοπλακέτες γραφενίου και άλλα. Αυτές οι μονάδες έχουν δείξει ανώτερες θερμικές, μηχανικές και ηλεκτρικές χαρακτηριστικές. Η εισαγωγή αυτών των τελευταίων νανοπλακέτων θα μπορούσε να ανοίξει μια νέα εποχή υπερ-ανθεκτικών ελαφριών υλικών.

Υγειονομική Περίθαλψη

Υπάρχει ένας αυξανόμενος αριθμός επαγγελματιών υγειονομικής περίθαλψης που επιθυμούν να καταπολεμήσουν βακτήρια και ασθένειες σε μικρομετρική κλίμακα χρησιμοποιώντας νανοπλακέτες. Μελέτες έχουν δείξει ότι αυτές οι μονάδες έχουν αντιβακτηριακές ιδιότητες. Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές εξετάζουν αυτήν την τεχνολογία ως μέσο μείωσης των βακτηρίων και βελτίωσης των μεθόδων χορήγησης φαρμάκων. Υπάρχουν επίσης επαγγελματίες υγειονομικής περίθαλψης που επιδιώκουν να χρησιμοποιήσουν τις νάνοπλακέτες ως βιομιμητικούς νανοφορείς. Αυτές οι συσκευές μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να στοχεύουν συγκεκριμένα όργανα ή άλλες περιοχές του σώματος, καθιστώντας τες ιδανική μέθοδο για τη χορήγηση φαρμάκων και θεραπειών σε δυσπρόσιτες περιοχές.

Δύο Εταιρείες που Θα Μπορούσαν να Ωφεληθούν από τη Μελέτη Νανοπλακέτων CsPbBr3

Πολλές εταιρείες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη μελέτη νανοπλακέτων CsPbBr3 για να βελτιώσουν τις προσφορές τους. Από την αεροδιαστημική μέχρι την υγειονομική περίθαλψη, αυτές οι μικροσκοπικές συσκευές πρόκειται να φέρουν επανάσταση στον τρόπο λειτουργίας των ηλεκτρονικών. Ακολουθούν δύο εταιρείες που θα μπορούσαν να ενσωματώσουν αυτήν την τεχνολογία άμεσα και να δουν αύξηση στα κέρδη τους.

1. Novo Nordisk

Η δανική εταιρεία βιοϊατρικής Novo Nordisk αποτελεί ένα εξαιρετικό παράδειγμα εταιρείας που μπορεί να ενσωματώσει αυτή τη βελτιωμένη διαδικασία κατασκευής νανοπλακέτων για να ενισχύσει τις προσφορές της. Η εταιρεία ξεκίνησε το 1923 και ιδρύθηκε από δύο αδερφούς, Harald και Thorvald Pedersen. Σημαντικό είναι ότι η εταιρεία λειτουργούσε ως δύο ξεχωριστές εταιρείες, Novo και Nordsick, μέχρι το 1989, όταν συγχωνεύτηκαν, δημιουργώντας τη σημερινή Novo Nordisk.

Η Novo Nordisk είναι ένας κύριος ανταγωνιστής στον τομέα της βιοϊατρικής. Η εταιρεία έχει διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία νέων θεραπειών για μερικές από τις πιο σοβαρές ασθένειες του σήμερα. Ενδιαφέρον είναι ότι η εταιρεία ήταν καθοριστική στην εισαγωγή της ινσουλίνης στη θεραπευτική διαδικασία. Η εταιρεία διαθέτει πολλαπλά φάρμακα στην αγορά, όπως Levemir, NovoLog, Novolin R, NovoSeven και άλλα. Αυτές οι θεραπείες είναι πολύ δημοφιλείς και έχουν οδηγήσει τη Novo Nordisk να γίνει μία από τις κορυφαίες εταιρείες υγειονομικής περίθαλψης παγκοσμίως.

Σήμερα, η Novo Nordisk έχει γραφεία σε 7 χώρες παγκοσμίως και απασχολεί χιλιάδες εργαζόμενους. Πέρυσι, η εταιρεία ανέφερε έσοδα 24,31 δισεκατομμυρίων δολαρίων με απόδοση 23% σε ετήσιο ολικό κέρδος. Η συνεχής δέσμευση της εταιρείας για την εύρεση νέων θεραπειών και θεραπειών, σε συνδυασμό με αυτό το αποδεδειγμένο ιστορικό, καθιστά τη Novo Nordisk μια εξαιρετική προσθήκη σε οποιοδήποτε χαρτοφυλάκιο.

2. Moderna Inc

MRNA Διάγραμμα τιμής

Μπορεί να γνωρίζετε τη Moderna, καθώς βγήκε στις ειδήσεις ως μία από τις κορυφαίες ερευνήτριες και δημιουργούς του εμβολίου COVID-19. Η εταιρεία εισήλθε στην αγορά το 2010 και γρήγορα κέρδισε φήμη. Σημαντικό είναι ότι αρχικά ονομαζόταν ModeRNA Therapeutics, αλλά μετονομάστηκε το 2018. Οι ιδρυτές της περιλαμβάνουν τους Noubar B. Afeyan, Robert S. Langer, Jr., Derrick Rossi, Timothy A. Springer και Kenneth R. Chien.

Η Moderna Inc. (MRNA ) έχει λάβει ισχυρή υποστήριξη από την έναρξή της. Κατά τις πρώτες γύρους χρηματοδότησης, η εταιρεία κατάφερε να εξασφαλίσει 2 δισεκατομμύρια δολάρια από γνωστούς επενδυτές και παρόχους υγειονομικής περίθαλψης. Αυτή η υποστήριξη, σε συνδυασμό με ισχυρή έρευνα, βοήθησε την εταιρεία να εξασφαλίσει συνεργασίες με το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Μολυσματικών Νοσημάτων των ΗΠΑ (NIAID) και την Αρχή Προηγμένης Βιοϊατρικής Έρευνας και Ανάπτυξης (BARDA) για τη δημιουργία του εμβολίου COVID-19.

Σήμερα, η Moderna είναι ένας ισχυρός ανταγωνιστής στην αγορά. Η εταιρεία εξακολουθεί να παράγει εμβόλια και προσφέρει θεραπείες για αυτοάνοσες παθήσεις, ασθένειες και υπηρεσίες ανοσο-ογκολογίας. Καταχώρισε έσοδα 20,68 δισεκατομμυρίων δολαρίων πέρυσι και απασχολεί πλέον πάνω από 5.000 επαγγελματίες. Αν και η μετοχή της Moderna έχει αντιμετωπίσει ορισμένα μειονεκτήματα, η θέση της εταιρείας και η ισχυρή υποστήριξη από κυβερνητικούς αξιωματούχους υποδηλώνουν ότι υπάρχει σημαντικό δυναμικό άνοδος στο μέλλον.

Η Νέα Μέθοδος Καλλιέργειας Νανοπλακέτων Ανοίγει την Πόρτα

Οι νανοπλακέτες είναι ένα κρίσιμο στοιχείο πολλών υψηλής τεχνολογίας εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή. Η βελτίωση αυτών των συσκευών θα βοηθήσει στη δημιουργία νέων προτύπων αποδοτικότητας στην αγορά. Θα προσφέρει επίσης στους μηχανικούς περισσότερες ευκαιρίες να αναπτύξουν συσκευές που χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία τους. Για αυτούς τους λόγους και πολλούς άλλους, αυτή η μελέτη θα μπορούσε να έχει ανατρεπτική επίδραση σε πολλούς κλάδους.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα έργα νανορομπότ τώρα.