Российские учёные из Объединённого института ядерных исследований (Дубна) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) совместно с коллегами из Казахстана, Азербайджана и других стран создали принципиально новые миниатюрные конденсаторы с очень большой ёмкостью. В основе разработки — диоксид циркония. Описание работы опубликовано в Advanced Journal of Chemistry.
Такие конденсаторы работают при очень низком напряжении и основаны на новых физических принципах. Они подходят для сверхэкономичной электроники и микросистем. Среди других достоинств — совместимость с живыми тканями, высокая технологичность и относительно невысокая стоимость. По словам руководителя лаборатории «Гибридные технологии и метаматериалы» УрФУ Анатолия Зацепина, твердотельные ионные конденсаторы сегодня востребованы во всём мире — в компьютерах, смартфонах, датчиках газов, медицинской и бытовой технике, аэрокосмической отрасли и автомобилестроении.
Одной из главных трудностей при создании таких устройств был так называемый эффект туннельных токов утечки: когда расстояние между пластинами классического конденсатора уменьшается ниже определённого предела, прибор выходит из строя. Решить эту проблему прежде не удавалось даже с помощью дорогостоящих технологий. Российские учёные нашли принципиально иной подход: вместо углерода, хорошо проводящего ток, они использовали диэлектрик — материал, который обычно ток не проводит. Однако в новой конструкции диэлектрик начинает проводить ток благодаря квантовому эффекту при взаимодействии с ионами электролита.
В результате был получен нанопорошок с особой структурой. Площадь поверхности его частиц значительно больше, чем у обычного твёрдого тела, поэтому материал оказался очень чувствительным — способным реагировать даже на отдельные молекулы. Это открывает возможность использовать его не только как накопитель энергии, но и как материал для датчиков.
Руководитель сектора ядерно-физического материаловедения ОИЯИ Александр Дорошкевич сообщает, что сейчас совместно с коллегами из Узбекистана и Казахстана ведётся разработка элементов так называемой гомогенной электроники — она способна работать в условиях сильного радиационного излучения и высоких температур. Пока созданы только лабораторные образцы, однако учёные планируют развивать разработку в направлении биоинженерии и радиационных технологий, для чего будут искать партнёров и дополнительное финансирование, сообщает портал «Научная Россия».
