В Сколтехе из дырявых нанотрубок сделали болометр

Теперь его передадут астрономам для изучения процессов образования звезд. 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 образуются 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.

Источник

Читайте также

• Geforce Rtx 5090 не снята с производства, но видеокарту трудно найти в продаже
• Зеленский оценил запас боеприпасов для F-16 и сообщил о новых контрактах
• Oneplus nord 6: мощное железо и высокая автономность для активного использования
• Пелагея рассказала об аресте имущества Ивана Телегина на 71 млн рублей
• Марта Адамчук прокомментировала уход коллег из «Квартала 95»: «Это был вопрос времени»