{"id":25300,"date":"2012-02-14T17:33:46","date_gmt":"2012-02-14T14:33:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=25300"},"modified":"2012-02-14T17:33:46","modified_gmt":"2012-02-14T14:33:46","slug":"susinikplastil-pohineva-nanoelektroonika-tarkavad-tehnoloogiad-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=25300","title":{"rendered":"S\u00fcsinikplastil p\u00f5hineva nanoelektroonika t\u00e4rkavad tehnoloogiad"},"content":{"rendered":"

Loodus ei ole s\u00fcsinikku (C) mitte juhuslikult valinud elu alustalaks. Puhas s\u00fcsinik v\u00f5ib eksisteerida paljudel erinevatel kujudel: teemandina, tahmana, grafiidina, grafeenina, fullereenidena ja nanotorudena. Kuna s\u00fcsiniku aatomi v\u00e4liskihis on kokku neli elektroni, siis grafiidi struktuuris on elektronide kujul ka vabasid laengukandjaid ja see teebki grafiidi ja selle analoogide grafeeni (\u00fcksik grafiidi kiht), s\u00fcsiniknanotorude (rulli keeratud grafeen) ja fullereenide (kera kujuline C-molekul, nt C60) kasutamise nanoelektroonikas v\u00e4ga perspektiivikaks. Antud referaadis ongi v\u00e4lja toodud m\u00f5ned p\u00f5nevamad lahendused, mida on v\u00f5imalik realiseerida kasutades s\u00fcsinikplastidel baseeruvat nanoelektroonikat. [1, 2]<\/p>\n

S\u00fcsiniknanotorude kasutamine nanoelektroonikas<\/h3>\n
\"\"<\/a>

S\u00fcsiniknanotoru.<\/p><\/div>\n

S\u00fcsiniknanotoru on s\u00fcsiniku allotroop, millel on silindriline nanostruktuur. Sel on mitmed kasulikud omadused, nagu n\u00e4iteks elektri- ja soojusjuhtivus, mis muudab selle materjali nanoelektroonikas v\u00e4ga eriliseks. Olenevalt sellest, millise nurga all on grafeen rulli keeratud, v\u00f5ivad s\u00fcsiniknanotoru elektrilised omadused varieeruda metallilisest kuni pooljuhini.
\n\u00dcheseinalisi s\u00fcsiniknanotorusid on v\u00f5imalik integreerida plastikutele kasutades standardseid mikroelektroonika v\u00f5tteid v\u00f5i printimist. Nii on v\u00f5imalik valmistada n\u00e4iteks antenne, resonaatoreid ja loogilisi ahelaid. Nende materjalide eelisteks on suur mahtuvus (ca 170 nF\u00a0cm-2<\/sup><\/span>) ja \u00fclihead isoleerivad omadused (lekkevoolutihedus v\u00e4hem kui 10-9\u00a0A\u00a0cm-2<\/sup><\/span>). V\u00e4ljakutse on need miniatuursed seadmed ahelateks integreerida. T\u00e4nap\u00e4evaks on valmistatud digitaal- ja analoogahelaid, mis \u00a0koosnevad kuni sajast nanotorusid sisaldavast detailist. Nende ahelate operatsioonide kiirused on GHz skaalas.
\nPooljuhtt\u00f6\u00f6stuses kasutatakse t\u00e4nap\u00e4eval valdavalt r\u00e4nivahvlitele (Si-wafer<\/em>) sadestamist ja litograafiat. Neid protsesse viiakse sageli l\u00e4bi k\u00f5rges vaakumis ja v\u00e4ga puhastes tingimustes, mis muudavad need kalliks. Kui traditsioonilisi v\u00f5tteid ei saa kasutada, siis t\u00e4nap\u00e4eval on alternatiiviks printimine. Printimisega on v\u00f5imalik konstrueerida erinevaid elektroonikaseadmeid, nagu n\u00e4iteks suure pikslite arvuga ekraane, elektroonilisi implantaate, biosensoreid ja \u00fchekordseid odavaid elektroonikaseadmeid. K\u00f5ige t\u00e4htsamaks elektroonika printimise valdkonnaks saab tulevikus n\u00e4htavasti transistoride ja m\u00e4lude tootmine. S\u00fcsiniknanotorude printimisega on v\u00f5imalik toota ka mehhaaniliselt painduvaid energiakandjaid nagu superkondensaatoreid, patareisid v\u00f5i h\u00fcbriidseid seadmeid (s.t. energiat salvestatakse nii laengukandjate adsorptsiooni kui ka redoksreaktsioonide n\u00e4ol).<\/p>\n

Elektrooniline tekstiil<\/h3>\n
\n
\"\"<\/a>

Elektroonikakomponentidega T-s\u00e4rk.<\/p><\/div>\n

Elektrooniline tekstiil on kangas, kus elektroonika ja selle \u00fchendused on nendesse sisse kootud. Selles valdkonnas on peamiseks probleemiks see, kuidas saada pooljuhtseadmed ja nende \u00fchendused valmistada selliste mehhaaniliste omadustega, mis lubaks nende painutamist, v\u00e4\u00e4namist ja kokkusurumist. Traditsioonilisi r\u00e4nialustel seadmeid kasutada ei saa, kuid v\u00e4ljap\u00e4\u00e4suks osutub orgaanilistel pol\u00fcmeeridel ja s\u00fcsinik-nanotorudel baseeruvad seadmed. V\u00f5imalik on valmistada soojendavaid sukeldumis\u00fclikondi ja autoistmeid v\u00f5i piesoelektrilisi deformatsioonidetektoreid. Militaarvaldkonnas on suureks v\u00e4ljakutseks seljas kantavad antennid ja selleski valdkonnas on elektroonilisest tekstiilist kasu. Peamised n\u00f5uded on siinkohal seadme v\u00e4ike kaal, madal raadiolainete neelamine inimese keha poolt ja v\u00f5imalikult suur kasutegur. [1]<\/p>\n<\/div>\n

\n

Kunstnahk ja \u2013lihased<\/h3>\n
\"\"<\/a>

Kunstlihased.<\/p><\/div>\n

Nahk on inimese suurim organ, mis aitab kaitsta inimest haiguste ja f\u00fc\u00fcsilise kahju eest ning aitab reguleerida kehatemperatuuri. Kunstnahk aitab inimesi, kes on kolmanda j\u00e4rgu p\u00f5letusega kahjustanud erinevaid naha kihte v\u00f5i kellel on tekkinud suured haavad. Praegu arendatakse v\u00e4lja orgaanilistel pol\u00fcmeeridel ja s\u00fcsiniknanotorudel baseeruvat nahka, mis v\u00f5imaldaks inimesel tunda survet, k\u00fclma ja kuuma. Arvatakse, et s\u00fcsiniknanotorud on materjal, mille inimese immuuns\u00fcsteem omaks v\u00f5tab. Samas on nanotorude m\u00fcrgisus k\u00fcllaltki v\u00e4hesel m\u00e4\u00e4ral teada, nagu uudsete materjalidega pahatihti ikka kipub olema.<\/p>\n<\/div>\n

Painduvad gaasisensorid ja p\u00e4ikesepatareid<\/h3>\n
\"\"<\/a>

Painduv p\u00e4ikesepatarei.<\/p><\/div>\n

Gaasisensorid on vajalikud paljudes valdkondades nagu t\u00f6\u00f6stushoonetes ohutuse eesm\u00e4rgil, k\u00fctuseelementide s\u00fcsteemides, gaaside hoiustamisel ja eraldamisel. Kuna traditsiooniliste materjalide (kvarts, r\u00e4ni, klaas) kasutamine on piiratud, siis on vaja v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tada uusi painduvaid ning kergeid sensoreid. Selle tarvis on v\u00f5imalik kasutada erinevaid pol\u00fcmeere. Nii saab valmistada suure pindalaga, tundlikke, keeruka pinnakujuga sensoreid, mis vajadusel m\u00f5\u00f5davad erinevate gaaside v\u00f5i ka n\u00e4iteks gl\u00fckoosi sisaldust.
\nMaailma energiavajadus kasvab pidevalt, mist\u00f5ttu on vaja v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tada uusi lahendusi energia tootmiseks. P\u00e4ikesepatareid ehitatakse tavaliselt r\u00e4nialustele, kuid \u00fcheks v\u00f5imaluseks on plastikust p\u00e4ikesepatareid: pol\u00fcmiidide baasil on v\u00f5imalik konstrueerida painduvaid fotoelemente. \u00dche v\u00f5imalusena on v\u00e4lja pakutud ka s\u00fcsiniku baasil valmistatavaid \u00f5hukese kile p\u00e4ikesepatareisid. Selle seadme eeliseks on paindlikkus ja kerge kaal, kuid r\u00e4nip\u00f5histe p\u00e4ikesepatareidega v\u00f5rreldavaid efektiivsusi veel saavutatud pole.<\/p>\n

Kokkuv\u00f5te<\/h3>\n

Peamiseks alustalaks s\u00fcsinikplastide rakendamise valdkonnas on s\u00fcsiniknanotorude kasutamine, kuna neid on v\u00f5imalik s\u00fcnteesida v\u00e4ga erinevate omadustega. T\u00e4nap\u00e4eval on pigem probleemiks identsete omadustega nanotorude s\u00fcntees ja\/v\u00f5i eraldamine. Neid on v\u00f5imalik kasutada erinevate elektrooniliste skeemide loomisel ja tulevikus v\u00f5ibki s\u00fcsinik materjalina r\u00e4ni \u00fcha enam v\u00e4lja t\u00f5rjuda.
\nS\u00fcsinik-nanotorusid kasutatakse tihti pol\u00fcmeermaatriksis ja seega on oluline arendada ka vastavaid pol\u00fcmeere, mis v\u00f5ivad olenevalt kasutusalast olla isolaatorid, pooljuhid v\u00f5i juhid. S\u00fcsinikplasti tehnoloogiat kasutades on v\u00f5imalik toota paljusid olulisi elektroonilisi seadmeid, mis samas on f\u00fc\u00fcsiliselt deformeeritavad, painduvad ja kokkusurutavad. V\u00f5imalik on toota painduvaid ekraane, energiasalvesteid ja ka lihaseid ja nahka. Sensorid on v\u00f5imalik valmistada oluliselt tundlikumad ja kergemad. S\u00fcsinikplasti tehnoloogia eelisteks ongi detailide vastupidavus, erinevate keerukate kujude v\u00f5imalikkus, kerge kaal ja v\u00f5imalik on saavutada nii madalaid tootmiskulusid, mis muudavas selle tehnoloogia \u00fcha enam atraktiivsemaks.<\/p>\n

Autor: Silver Sepp<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Loodus ei ole s\u00fcsinikku (C) mitte juhuslikult valinud elu alustalaks. Puhas s\u00fcsinik v\u00f5ib eksisteerida paljudel erinevatel kujudel: teemandina, tahmana, grafiidina, grafeenina, fullereenidena ja nanotorudena. Kuna s\u00fcsiniku aatomi v\u00e4liskihis on kokku neli elektroni, siis grafiidi struktuuris on elektronide kujul ka vabasid laengukandjaid ja see teebki grafiidi ja selle analoogide grafeeni (\u00fcksik grafiidi kiht), s\u00fcsiniknanotorude (rulli keeratud […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":25305,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[155],"tags":[],"class_list":{"0":"post-25300","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-referaadinurgake","8":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25300","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=25300"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25300\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/25305"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=25300"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=25300"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=25300"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}