Коаксиальный кабель, созданный в Университете Райса, совершеннее любых микроконденсаторов
В какой-то степени неожиданно для самих себя ученые из Университета Райса создали крошечный коаксиальный кабель, который примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса и имеет более высокую емкость, чем представленные ранее микроконденсаторы.
Этот нанокабель был изготовлен с помощью технологий, впервые разработанных для исследования свойств графена, и может быть использован для создания систем аккумулирования энергии следующего поколения. Кроме того, он может найти применение для разводки межсоединений в процессорах типа «лаборатория на чипе». И все же, он был создан отчасти благодаря случайности.
По словам Джуна Лу (Jun Lou), соавтора исследования и доцента кафедры прикладной механики и материаловедения Университета Райса, приступая к этой работе они не ожидали, что создадут такое устройство. Поначалу ученым было просто любопытно посмотреть, что произойдет на электрическом и механическом уровнях, если взять крошечные медные провода и покрыть их тонким слоем углерода.
Крошечный коаксиальный кабель внешне похож на обычные, по которым передаются сигналы кабельного телевидения в миллионы домов и офисов. В середине кабеля находится сплошной медный провод, покрытый тонким слоем оксида меди, выполняющего функцию диэлектрика. Все это покрыто третьим слоем проводящего материала. В коаксиальном кабеле это был бы слой меди, но в данном случае применяется тонкий слой углерода толщиной в несколько атомов. Диаметр такого нанокабеля всего лишь 100 нм.
Хотя основной областью применения коаксиальных кабелей является широкополосная связь, такая трехслойная структура (металл-диэлектрик-металл) может быть применена для создания устройств накопления энергии, известных как конденсаторы.
Согласно отчетам о проведенных исследованиях, емкость нанокабеля, как минимум, в 10 раз превышает величину, которую можно было бы предсказать, основываясь на законах классической электростатики, и может достигать 143 мкФ на квадратный сантиметр. Это намного лучше предыдущих результатов, достигнутых микроконденсаторами.
Благодаря новой разработке появится возможность создавать крупномасштабные устройства хранения энергии, собирая крошечные нанокабели в огромные массивы.
Нанокабели также могут быть использованы в качестве линий передачи радиосигнала на наноуровне. В такой роли они могут с успехом применяться в качестве основного строительного блока в микро- и наноэлектромеханических системах, таких как «лаборатория на чипе».
