Mezi nejúžasnější kousky z filmů Harryho Pottera patří přední strana Denního proroka, kouzelnické noviny s fotografiemi, které se pohybují jako gif.
"U Harryho Pottera je to kouzlo, " říká Jonathan Coleman, vědec z materiálů na Trinity College Dublin. "Ale pro nás je to technologie."
Coleman a jeho tým vytvořili vůbec první tištěné tranzistory vyrobené výhradně z 2D nanomateriálů. Jinými slovy, vytvořili zcela plochou elektroniku, která může být potištěna velmi levně. Tato tištěná elektronika by mohla mít libovolný počet použití. Mohly by být například použity k nahrazení tradičních cenových štítků v supermarketu. Namísto toho, aby zaměstnanec s pistolí štítků chodil kolem měnících se cen, by se elektronické štítky mohly automaticky aktualizovat. Mohli by vyrobit pasy, které se obnoví, nebo lahve na víno, které vám řeknou, když jsou skladovány při příliš vysoké teplotě. Stejně jako ve scénáři Harryho Pottera mohli být použity k vytváření dojemných novin, plakátů a knižních bund.
Coleman vidí, jak se tato technologie spojuje s internetem věcí, aby se spojily i ty nejběžnější položky. Krabička mléka by nyní mohla mít připojení k internetu prostřednictvím svého štítku a hovořit přímo se smartphonem, aby vám řekla, kdy dojde, nebo dojde. Okno vaší ložnice může nabídnout průběžné aktualizace počasí.
"Pokud můžete elektroniku tisknout velmi levně, dokážete si představit věci, které jsou téměř nepředstavitelné, " říká Coleman.
Tištěná elektronika existuje v nějaké formě asi 30 let. Výhoda, kterou tyto nové tranzistory mají oproti starší tištěné elektronice, souvisí s jejich stavebními materiály. Zatímco většina tištěné elektroniky je vyrobena z polymerů, je tento nový vynález vyroben z grafenu. Graphene, hodně okouzlující nanomateriál, je dvourozměrná voštinová mřížka uhlíku, která má pouze jeden atom. Je to silný, lehký a extrémně dobrý dirigent a navíc - a možná nejdůležitější - je levný.
"Je vyroben z grafitu a grafitu je něco, co se vykopalo ze země, " říká Coleman.
Kromě toho, že je levnější, má nová 2D tištěná elektronika mnohem lepší kvalitu než současné verze, říká Coleman. Stávající typy mají řadu omezení výkonu, která se týkají stability a přeměny energie.
Tranzistory byly tištěny za použití grafenových nanosheet jako elektrod, s wolfram diselenidem a nitridem boritým (další dva nanomateriály) jako další části tranzistoru. Nanomateriály jsou vyráběny v kapalině, což je metoda vyvinutá Colemanem. Výsledné nanosheety jsou ploché a (relativně) široké a mohou být vodivé, izolační nebo polovodivé v závislosti na materiálu.
Výzkum byl zveřejněn tento měsíc v časopise Science .
Coleman odhaduje, že by to mohlo být asi deset let, než budou produkty obsahující tuto technologii dostatečně dobré, aby se dostaly na trh. Toto je relativně krátká časová osa, říká, protože existuje tolik globálního zájmu o nanomateriály, jako je grafen, a proto tolik vědců pracuje na optimalizaci podobných produktů. Jeho vlastní výzkum je součástí vlajkové lodi Graphene, což je iniciativa financovaná EU v hodnotě miliard EUR pro další grafenové inovace s potenciálním využitím pro veřejnost.
"Je v dosahu dotyku, " říká. "Víme, co je třeba udělat, je to jen otázka, jak to udělat, a peníze jsou na místě."
2D tištěná elektronika je pouze jedním z možných využití nanomateriálů, jako je grafen. Další zkoumaná použití zahrnují extrémně rychle se nabíjecí baterie, houby k čištění ropných skvrn a solární panely, které fungují i za deště.
„Nanomateriály mají celou řadu úžasných vlastností, o nichž jsem přesvědčen, že změní svět tím, že nám umožní dělat věci a aplikace lepší, rychlejší a levnější, “ říká Coleman. "Máme technologickou revoluci, která sestupuje z trati, ze které začínáme vidět první plody, a myslím, že uvidíme úžasné věci v příštím desetiletí."
