Распространённые химические элементы заменят редкие металлы, повсеместно применяемые в электронике

Практически в каждом современном устройстве используются ценные и редкие металлы, которым учёные ищут альтернативу.

Фото Pixabay.

Установка для молекулярно-лучевой эпитаксии. Она позволяет формировать нужное соединение, нанося необходимые химические элементы слой за слоем.

Фото Durbin Lab.

В производстве светодиодных ламп, смартфонов и другой техники, без которой уже трудно представить повседневную жизнь, используются так называемые редкоземельные элементы.

Как нетрудно догадаться, своё название они получили не просто так: их на нашей планете не так много, а их добыча крайне непроста и требует серьёзных затрат. В будущем же ситуация будет только усложняться.

"Мы рискуем исчерпать запасы некоторых редких элементов. Мало того, что их в принципе немного, их утилизация для повторного использования тоже крайне непроста. А современные технологии не могут основываться на том, запасы чего закончатся в ближайшие 10-20 лет", – объясняет автор нового исследования Рой Кларк (Roy Clarke) в пресс-релизе Мичиганского университета.

Решением проблемы могло бы стать использование более доступных и сравнительно недорогих химических веществ. И команда американских физиков, совместно со своими новозеландскими и французскими коллегами, нашла ещё один способ реализовать эту возможность.

В ходе своего эксперимента исследователи обнаружили, что такие распространённые элементы, как цинк, олово и азот, образуют соединения, обладающие многими полезными свойствами редкоземельных металлов.

С помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) физики нанесли элементы слой за слоем с атомарной точностью и получили соединение в виде тонких плёнок.

Установка для молекулярно-лучевой эпитаксии. Она позволяет формировать нужное соединение, нанося необходимые химические элементы слой за слоем.

Дальнейшие испытания подтвердили, что такие плёнки способны эффективно "собирать" солнечную энергию и преобразовывать её в электричество, а также излучать свет.

Это значит, их вполне можно использовать в качестве доступной альтернативы в тонкоплёночных солнечных панелях, светодиодах и дисплеях самых разных устройств.

Учёные также обнаружили, что если цинк заменить магнием, диапазон света, в котором можно получать энергию, дополнительно расширяется в синюю и ультрафиолетовую части спектра.

Кроме того, исследователи показали, что в процессе производства новый материал можно "настраивать" так, чтобы сделать его компоненты более чувствительными к определённым длинам волн света.

По словам авторов эксперимента, это позволит создать светодиоды с возможностью регулирования цветовой температуры и даже получить имитацию естественного солнечного света. Такая функция может быть крайне полезна, например, в условиях нехватки солнца зимой.

Результаты работы международной команды физиков опубликованы в издании Physical Review Letters.

К слову, авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о материале будущего, который пригодится в робототехнике, а также о материале для "вечной" космической батарейки и о самозалечивающейся электронике.