"Механические пиксели": ученые создают экраны из графена
Исследователи из Делфтского технического университета в Нидерландах разработали новую методику, которая однажды может стать основой новой технологии визуализации. Речь идет о пузырях графена, которые меняют цвет в процессе сжатия и расширения. Ученые говорят, что эти «механические пиксели» могли бы в конечном итоге составить экраны, куда более прочные и гибкие, чем современные светодиодные, к тому же обладающие куда меньшим энергопотреблением. Исследователи отмечают, впрочем, что разработка технологии еще только начинается, и подлинный потенциал системы им предстоит раскрыть в будущем.
Это открытие было сделано группой ученых, работающих с панелями из оксида кремния, покрытого графеном — слоем чистого углерода, чья толщина составляет всего 1 атом. Образец кремния обладал волнистой структурой с отверстиями примерно в десять раз шире человеческого волоса, в результате чего графен ложился на них как мембрана барабана. Во время работы ученые обратили внимание на то, что пузырьки графена изменяли цвет в зависимости от внутреннего давления, поскольку свет преломлялся через них, создавая различные цвета.
«Графен в своем обычном состоянии прозрачен, поскольку его структура настолько тонкая, что свет от нее попросту не отражается. Но мы нашли выход и просто использовали двойной слой гарфена, увеличив таким образом отражающую способность», говорит исследователь Сантьяго Картамил-Буэно. По мере того, как пузырьки графена надуваются или опадают, световым волнам приходится преодолевать различное расстояние, чтобы достигнуть задней, кремниевой стенки. Таким образом, обстоятельства того, какая часть светового спектра поглощается, а какая отражается, постоянно изменяются, что и приводит к появлению различных цветов.
Тот же принцип использует технология Mirasol компании Qualcomm, которая контролирует отражающие свойства мембраны с помощью электростатики. Подобные методы визуализации позволяют сэкономить большое количество энергии, поскольку на ее поддержание не тратится дополнительных мощностей. Однако тем самым это делает невозможным создавать экраны с подсветкой, так что вам придется пользоваться устройством с подобной технологией только в условиях хорошего освещения.
Схема, демонстрирующая расположение графеновой мембраны на кремниевой пластине
Задачи, стоящие перед технологией визуального отображения с помощью графена, весьма многообразны. Для начала, следует понимать, что до сих пор все наблюдения велись исключительно под микроскопом, и создание полноразмерного экрана потребует дорогостоящих и высокоточных технологий. Пиксели, полученные в результате, будут настолько малы, что для создания даже крошечного изображения их потребуются сотни и тысячи. Пузыри большего диаметра сделать нельзя — одноатомный слой в результате может попросту лопнуть. К тому же, исследователям еще предстоит узнать то, как создать чистые цвета из пузырьков. «Я видел весь радужный спектр, что довольно естественно. Однако нам пока не удалось получить чисто красный или, к примеру, чисто синий цвет», говорит Сантьяго.
Следующим этапом исследования станет выяснение того, как можно точечно контролировать изменение давления в отдельных полостях. Хотя публикация работы еще не состоялась, Картамил-Буэно говорит, что на данном этапе материал теоретически можно контролировать с помощью все той же электростатики, но тогда экраны будут работать без подсветки. Сейчас исследователи работают над прототипами, завершить которые они надеются к технической конференции Mobile World Congress в марте 2017 года.
