Техника - молодёжи 2008-11, страница 13

www.tm_-magazin.ru _

Электропривод из нанотрубочной бумаги

Французские исследователи нашли способ использовать углеродные нанотрубки в качестве основного компонента преобразователя электрической энергии в механическую.

Основа «рабочего органа» - композитный материал, нано-трубочная бумага специального состава. Окисленные азотной кислотой многостенные нанотрубки (МУНТ) диспергировались в водном растворе поливинилового спирта (ПВС) и осаждались на фильтр в виде листа бумаги. Одну из поверхностей покрыли сначала золотом, а потом поливиниловым спиртом. Полоску такого материала поместили в раствор электролита и приложили разность потенциалов. В этих условиях бумага начинает удлиняться; но, так как она расположена только с одной стороны (с другой - золото и ПВС), полоска начинает изгибаться. Так получилось то, что можно назвать демонстратором технологии нанотрубочного электромеханического привода.

Зависимость усилия, развиваемого приводом, от приложенной разности потенциалов

Схема эксперимента

По мнению учёных, удлинение происходит из-за того, что ионы электролита переходят из раствора в слой нанотрубочной бумаги, что приводит к его набуханию. Эффект наблюдается при любой полярности, однако когда на полоске отрицательный потенциал, она изгибается сильнее. Это, скорее всего, связано с тем, что в данном электролите катион (ТВА+, тетрабутиламмоний) легче переходит в нано-трубочную бумагу, чем анион (TFB-, тетрафторборат).

Наличие ПВС придаёт бумаге прочность и гибкость, однако снижает её проводимость. Установлено, что идеальный баланс характеристик достигается при 30-процентном содержании ПВС. Слой золота обеспечивает равномерность распределения заряда и, следовательно, изгиба материала. Максимальное усилие, развиваемое механизмом, составляет 1,8 МПа (примерно 18 кг/см²) при 10 В.

Пока, конечно, не нанороботы, но всё же...

В первый день осени нынешнего года правление ГК «Рос-нанотехнологии» утвердило проект создания в городе Рыбинске предприятия по изготовлению металлорежущего инструмента с наноструктурированным покрытием. Ключевая технология создана специалистами Курчатовского института. Производство расположится на площадке знаменитого авиамоторостроительного объединения «Сатурн», которое станет и партнёром нового предприятия, и первым потребителем его продукции.

Недавно покинувший пост генерального директора ГК «Роснанотех» Леонид Меламед считает, что этот проект - идеальный пример того, как надо строить процесс коммерциализации инноваций: ведь он прошёл весь путь

от федеральной целевой программы, в рамках которой проводились НИОКР, до внедрения в производство.

Наноструктурированные покрытия существенно улучшают характеристики инструмента, в первую очередь износостойкость. Такой инструмент перерабатывает в 2-2,5 раза больше металла, чем обычный, и его можно повторно использовать до 12 раз.

По предварительным подсчётам, «Сатурну» может понадобиться порядка 30% годового выпуска инструмента. Остальное планируется поставлять российским производителям машиностроительного комплекса, в перспективе возможен выход на международный рынок.

Спинтронный вентиль на графеновых наностержнях

Сегодня графен рассматривается как один из самых перспективных материалов для будущей наноэлектроники. Его электронные свойства меняются в зависимости от состояния поверхности и размеров графенового листа; немаловажно и то, что существуют достаточно простые способы получения листов графена различной формы.

Недавно корейскими учёными было показано, что инжек-ция спинов в графен приводит к большим временам и длинам их релаксации. Это открывает перспективу построения спинтронных устройств - устройств, для которых спин электрона гораздо важнее, нежели его заряд. В частности, было обнаружено, что графеновые стержни в конфигурации «зигзаг» (см. статью «10"^э для 10+⁷», «ТМ», № 5 за 2008 г., с.2) имеют магнитные (или спиновые) состояния по краям нано-полос, составляющих их структуру, которые могут быть ориентированы параллельно и антипараллельно.

Авторы работы представили результаты моделирования, которое предсказывает, что устройства на основе графеновых наностержней со спиновым вентилем могут демонстрировать магнетосопротивление, в тысячи раз превосходящее значения, опубликованные в некоторых работах. Это может быть связано с уникальной симметрией зонной структуры в наностержнях.

На рисунке представлена модель устройства со спиновым вентилем на основе графена.

Было также продемонстрировано, что существует возможность управления зонной структурой, и, таким образом, можно генерировать высоко-спинполяризованный ток.

Проделанная работа позволяет надеяться, что тонкая настройка различных параметров системы позволит сделать ещё один шаг к построению наноэлектроники и реальному созданию вычислительных спинтронных устройств.

Источники: www .nanometer iu, pubs.acs.org, www.runtech.ru

Схема устройства на основе графеновых наностержней со спиновым вентилем. Зелёная полоса графена находится в контакте с двумя синими ферромагнитными электродами; стрелками указано направление магнитного поля. Различие в электростатических потенциалах на электродах приводит к возникновению разности потенциалов, что и обусловливает ток

и