Текст уведомления здесь

В Сколтехе из дырявых нанотрубок сделали болометр

Теперь его передадут астрономам для изучения процессов образования звезд.
Добавить в закладки
Комментарии

Химики из Сколковского института науки и технологий и НИТУ МИСиС совместно с коллегами из Финляндии разработали новый прибор для улавливания электромагнитного излучения. В его основе детектор из обработанных для повышения чувствительности кислородом углеродных нанотрубок. Статья с результатами работы опубликована в журнале Nanoscale.

Болометром называют прибор для измерения мощности электромагнитного излучения. Датчики болометров изготавливают из материалов, электрическое сопротивление которых очень чувствительно к изменению температуры. Когда материал поглощает электромагнитную энергию, он нагревается и его сопротивление повышается.

Конструкции современных болометров делают их пригодными для улавливания электромагнитного излучения в широком диапазоне — ультрафиолетового, видимого, инфракрасного. Впрочем, для большинства диапазонов есть более простые и удобные методы, например термопары, фотовольтаические полупроводниковые детекторы и т.д. Поэтому в основном болометры применяют для улавливания так называемого субмиллиметрового излучения, которое приходит из космоса. Так называют излучение с длиной волны от 1 микрометра до 1 миллиметра. Оно лежит на шкале энергии между инфракрасным и микроволновым излучением. Изучение такого излучения очень важно в астрономии: с его помощью ученые исследуют образование звезд, вычисляя состав различных молекулярных облаков и ядер темных туманностей вокруг новой звезды.

Углеродные нанотрубки — цилиндры, состоящие из одной или нескольких свернутых в трубку графеновых плоскостей, — уже использовались ранее в детекторах болометров. Сейчас ученые работают над улучшением их характеристик: быстроты реакции и чувствительности.

В своей новой работе российские и финские химики добились большей чувствительности болометра, слегка видоизменив углеродные нанотрубки. Сначала они синтезировали одностенные (состоящие только из одного графенового слоя) нанотрубки стандартным способом, а затем обработали их плазмой кислорода. После чего в нанотрубках образовались своеобразные «дыры» — разрывы в графеновых листах, по краям которых присоединялся кислород. Согласно расчету ученых, «дырявые» нанотрубки должны иметь немного другое электронное строение, что делает их сопротивление более чувствительным к нагреванию.

Для проверки этого предположения исследователи взяли несколько образцов нанотрубок — как исходных, так и обработанных кислородом в течение 10, 20, 40 и 70 секунд, — и проверили их реакцию на излучение с длиной волны от 1 до 50 микрометров. «Дырявые» трубки действительно оказались более чувствительными. Причем чем больше было время обработки плазмой кислорода (то есть выше степень «дырявости»), тем большую такие нанотрубки показывали чувствительность. «Чемпионами» оказались трубки, обработанные в течение 40 секунд. Их сопротивление снижалось на 2,8 процента при охлаждении на каждый градус. Рабочий диапазон новых болометров составляет от 3 до 50 микрометров. Более того, авторам работы удалось существенно улучшить и быстроту работы приборов: время отклика их болометра всего 3 миллисекунды, что существенно меньше, чем у доступных сейчас коммерческих аналогов.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы