Учёные южнокорейского Национального института науки и технологий города Ульсан (Ulsan National Institute of Science & Technology — UNIST) продемонстрировали возможность ношения живыми кроликами контактных линз с неорганическими светоизлучающими диодами без каких-либо побочных эффектов. Этот новый класс гибридных прозрачных и эластичных электродов прокладывает путь к гибким дисплеям, солнечным батареям и электронике. Напоминаем, что о похожих экспериментах речь шла в опубликованной нами недавно статье «отца» проекта Glass Бабака Парвиза.
Корейцы объединили графен с серебряной нанопроволокой для формирования тонкого, прозрачного и гибкого электрода, преодолевающего недостатки каждого из материалов в отдельности, и в результате получили новый класс электродов с обширными возможностями применения, включая съёмку и сканирование в мягких контактных линзах, что потенциально может означать прорывы в области самостоятельных AR-устройств такого форм-фактора.
Прозрачные электроды получили широкое распространение в таких вещах как сенсорные экраны, телевизоры с плоскими экранами, солнечные батареи и светоизлучающие устройства. Обычно они изготавливаются из оксида индия-олова, который довольно хрупок, покрывается трещинами и таким образом теряет функциональность при сгибании. Также оксид индия-олова деградирует с течением времени, при этом будучи дорогим из-за ограниченности запасов индия.
Кролики — это не только мех, но и прекрасные глаза
В качестве альтернативы, перспективных кандидатов в материалы для изготовления нового поколения прозрачных электродов из-за низкой стоимости и высокой скорости изготовления были рассмотрены мультинановолоконные сети со случайным расположением волокон. Тем не менее ряд недостатков мультинановолоконных сетей ограничил их интеграцию в коммерческие устройства: они имеют низкое напряжение пробоя, как правило высокое сопротивление перехода между волокнами, высокое контактное сопротивление между сетью и активными веществами, нестабильность материала и плохая адгезия с пластиковыми подложками.
Графен также известен как хороший кандидат на изготовление прозрачного электрода из-за уникальных электрических свойств и высокой механической гибкости. Тем не менее методами масштабируемого синтеза графена для коммерциализации производится материал худшего качества с отдельными сегментами, называемыми «зёрнами», по границам которых увеличивается электрическое сопротивление.
Серебряные нановолокна, с другой стороны, обладают высоким сопротивлением потому, что случайным образом ориентированы в пространстве, как гора зубочисток, лёгших в разных направлениях. При этой случайной ориентации между проводками есть масса контактов, и в результате высокое сопротивление появляется из-за большого сопротивления перехода нановолокон. Из-за этих недостатков для проведения электроэнергии не подходит ни один отдельный материал, однако для этого подходит гибридная структура из сочетания двух материалов.
Гибрид имеет высокую электрическую и оптическую эффективность при механической гибкости и эластичности для гибкой электроники. Гибридный прозрачный электрод имеет низкое поверхностное сопротивление и высокий коэффициент пропускания. При изгибе и складывании практически не меняется его сопротивление, тогда как при сгибании оксида индия-олова растёт значительно. Кроме того гибридный материал сохраняет свои электрические и оптические свойства при воздействии теплового окисления.
Команда исследователей UNIST
Гибридная структура из графена и мультинановолокон, разработанная исследовательской группой UNIST, представляет собой новый класс электродов и вскоре может найти ряд применений. Учёные продемонстрировали устройства на основе неорганических светодиодах (ILED) в составе мягкой глазной контактной линзы, используя прозрачные эластичные соединения гибридных электродов в качестве примера.
В качестве полевых испытаний эти линзы в течение пяти часов носили живые кролики. Негативные последствия, такие как кровоподтёки и зуд в области глаз, выявлены не были. Линзы для съёмки и сканирования — больше не фантастика.
Исследование проводилось под руководством профессора Школы нанобиологии и химического инжиниринга в UNIST Чан-Ун Пака (Jang-Ung Park). Профессор отметил: «Мы считаем, что гибридизация между двумерным и одномерным наноматериалами представляет собой перспективную стратегию в отношении гибкой, нательной электроники и имплантируемых биосенсоров, а также определяет большие ожидания от электроники будущего».
По материалам Science Daily
