Praktické neviditelné pláště

Zdroj: Velkoplošný flexibilní 3D optický metamateriál s negativním indexem tvořený nanotransferovým tiskem
John Rogers a kol.
Příroda Nanotechnologie 6 (7): 402-407

Výsledek: Výzkumníci vyvinuli metodu tisku založenou na známkách pro generování velkých archů metamateriálů, nové třídy materiálů, které interagují se světlem způsoby, které v přírodě nejsou vidět. Použili to k výrobě listů metamateriálu, které měří téměř devět centimetrů na stranu, řádově větší, než bylo dříve možné. Testy ukázaly, že tento materiál, který ohýbá světlo dozadu, má ve skutečnosti lepší optické vlastnosti než materiály vyrobené pomocí složitějších metod.

Tento příběh byl součástí našeho vydání ze září 2011

• Viz zbytek čísla
• předplatit

Proč na tom záleží: Experimenty v malém měřítku naznačují, že metamateriály by mohly být použity k výrobě neviditelných plášťů, mikroskopů s vysokým rozlišením a dalších exotických optických zařízení. Výzkumníci však dosud nebyli schopni vytvořit taková zařízení v praktickém měřítku, protože výroba metamateriálů je obtížná a časově náročná. Pomalé a přesné metody, jako je litografie s elektronovým paprskem, se obvykle používají k vyřezávání složitých vzorů v nanoměřítku do vrstev kovů a dalších složek, které tvoří tyto materiály. Největší dříve vyrobené kusy byly dlouhé jen několik set mikrometrů.

Metody: Výzkumníci začali s návrhem metamateriálu, který jiní vyrobili před několika lety, za použití pomalejších metod. Vyrobili tvrdou plastovou známku se vzorem mřížky podle návrhu. Poté otiskli razítko v odpařovací komoře nanesením několika tenkých filmů: nejprve obětní vrstvu, poté vrstvy kovu a dielektrických materiálů, které tvoří metamateriál. Nakonec položili razítko na povrch a chemicky ho ošetřili, aby se rozpustila obětní vrstva a metamateriál se z razidla uvolnil. Razítko bylo staženo a metamateriál zůstal na povrchu. Každé razítko je opakovaně použitelné a jeho výroba je levná.

Další kroky: Vědci očekávají, že použitím více než jednoho razítka budou schopni vyrobit mnohem větší archy metamateriálu. Metodu lze také přizpůsobit pro práci s jinými návrhy metamateriálů, ale vědci doufají, že ji další vědci využijí k výrobě velkého množství tohoto konkrétního materiálu pro maskování a další aplikace.

Průhledné baterie

Elektrody s prvky menšími, než dokáže oko rozlišit, mohou vést k průsvitným elektrickým zařízením

Zdroj: Průhledné lithium-iontové baterie
Yi Cui a kol.
Sborník národních akademií věd, zveřejněno online 25. července 2011

Výsledek: Vědci vyrobili plně průhledné baterie a použili je k napájení světelné diody. Prototypy dokážou uložit tolik energie jako nikl-kadmiová baterie o stejném objemu.

Proč na tom záleží: Průhledné baterie jsou poslední chybějící součástkou potřebnou k výrobě průhledných displejů a dalších průhledných elektronických zařízení. Výzkumníci již dříve vytvořili transparentní varianty jiných hlavních tříd elektroniky, včetně tranzistorů a komponent používaných k ovládání displejů.

Metody: Vědci navrhli elektrody vyrobené ze sítě, ve které jsou všechny čáry řádově 50 mikrometrů – menší, než je viditelné lidským okem, takže výsledek vypadá průhledně. K výrobě elektrod nejprve použili litografii k vyřezání křemíkového plátku do formy s vyvýšeným mřížkovým vzorem. Kapalný PDMS, čirý, mačkavý polymer, se nalil na formu a po ztuhnutí se odloupl. Výzkumníci poté upustili roztok obsahující standardní materiály pro lithium-iontové elektrody na mřížku úzkých kanálů na povrchu listu PDMS. Kapilární působení vtáhlo materiály do listu, dokud nebyly všechny kanály vyplněny, čímž se vytvořila síť. Nakonec vědci vložili čirý gelový elektrolyt mezi dvě elektrody a celý systém zabalili do ochranného plastového obalu.

Další kroky: Vědci chtějí zlepšit ukládání energie o řádovou hodnotu - na přibližně 200 watthodin na litr - snížením tloušťky polymerního substrátu a prohloubením příkopů, které drží elektrodové materiály.

skrýt