Электроника. Радиоприемник из углеродных нанотрубок.

Американские ученые создали радиоприемник из углеродных нанотрубок. Размер приемника оказался меньше песчинки. Устройство было создано и протестировано совместными усилиями компании Northrop Grumman Corp Electronics Systems и исследователей из Университета Иллинойса. Крохотный радиоприемник работает с наушниками и антенной традиционного размера. В качестве теста создатели устройства прослушали отчет о состоянии движения на дорогах одной из радиостанций Балтимора. При этом исследователи утверждают, что сам факт создания радиоприемника не так интересен. Их куда больше интересует использование нанотрубок в качестве высококлассных полупроводников. По словам исследователей, их приемник работает лучше многих современных миниатюрных устройств, функционирующих на кремниевых кристаллах. Создан микроскопический радиоприемник, состоящий из единственной углеродной нанотрубки длиной менее 1 мкм и диаметром 10 нм, рис.2. Это удалось группе исследователей из Национальной лаборатории им. Лоренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли. По принципу действия устройство напоминает первые ламповые приемники. Нанотрубка укреплена на основании из вольфрама, служащем катодом, а поверх нее расположен медный анод. При подаче напряжения электроны начинают перемещаться от катода через нанотрубку на анод. При взаимодействии с радиоволнами характер течения электронов изменяется, что заставляет нанотрубку вибрировать. Эти вибрации одновременно усиливают радиосигнал и демодулируют его, передавая в "расшифрованном" виде на анод. Оттуда сигнал можно передать уже на внешний усилитель с подключенными к нему динамиками. По словам исследователей, несложно будет изготовить такой приемник, работающий в диапазоне 40-400 МГц, в котором вещает большинство FM-станций.

Рис. 2. (а): Принципиальная схема нового радиоприемника: углеродная нанотрубка (автокатод вакуумного диода) усиливает радиосигнал, а соответствующие изменения тока автоэлектронной эмиссии детектируются диодом и поступают на внешний микрофон. (b): микрофотография рабочей нанотрубки без радиосигнала (вверху) и в резонансе с падающей радиоволной (внизу), полученная с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения.

Емкость литий-ионных батарей.

Группа ученых из Стэнфордского университета (США) под руководством проф. Джи Куи (Yi Cui) нашла новый способ изготовления анодов для литий-ионных батарей, радикально улучшающий их емкость. Исследователи предложили использовать вместо анода из углерода анод из кремниевых проводников, сделанный при помощи нанотехнологий, так как простая замена углерода на кремний не дает заметного выигрыша в емкости. Анод, разработанный проф. Куи, представляет собой металлическую поверхность, к которой прикреплено множество нанопроводов из кремния - своеобразный лес, в котором каждое из "деревьев" имеет ствол диаметром в несколько нанометров. Благодаря такой структуре поверхности на ней удается осадить в несколько (до 10 раз) больше ионов лития, от количества которых зависит емкость батареи. И, что самое важное, перенос ионов на катод в этом случае не приводит к деградации материала, в отличие от плоской поверхности. На изобретение американских ученых подана патентная заявка. Литий-ионные батареи в настоящее время - наиболее широко используемый источник питания для бытовой электроники, мобильных устройств и ноутбуков, поэтому уже сейчас очевидны многие перспективные применения. Даже то обстоятельство, что ноутбуки будут работать по 20 часов без перезарядки батареи, поражает воображение. Есть планы по использованию новых батарей и в системах преобразования солнечной энергии, а также в качестве аккумуляторов для электромобилей.