Японские ученые разработали полупроводниковый материал с трехмерной структурой из наноцеллюлозы. Такой материал обладает гибкостью бумаги и проводит электрический ток. Статья опубликована в журнале ACS Nano.
Полупроводники с трехмерной структурой имеют большую площадь поверхности и много пор. Благодаря этому их можно применять при адсорбции, сепарации веществ, производстве сенсоров. Однако очень трудно одновременно контролировать электрические свойства материала и его структуру в микро- и макромасштабах. Хорошей трехмерной структурой обладает наноцеллюлоза, из которой можно получать гибкую нанобумагу. К сожалению, такая бумага не проводит электрический ток. Чтобы придать ей такие свойства, бумагу нужно нагревать, а тепло может повредить структуру материала.
Японские исследователи показали, что после обработки нанобумаги йодом ее можно нагревать, не опасаясь повредить ее микро- и макроструктуры. Ученые также определенным образом сушили бумагу, чтобы убедиться, что последующий пиролиз (нагревание до высоких температур) не разрушит ее структуру. Далее авторы показали, что после термической обработки нанобумага действительно сохранила свои свойства. С помощью техники оригами они сложили из нанобумаги птицу и коробку, а с помощью киригами — вырезали яблоко и снежинку. Также с помощью лазера на нанобумаге были вырезаны более тонкие структуры. Все это показало, что нанобумага оставалась такой же гибкой на макроуровне.
Ученые также продемонстрировали несколько удачных способов применения полупроводящей нанобумаги. В одном из случаев она играла роль сенсора в масках, который засекал повышенную влагу на лице или излишки влаги, просачивающейся через ткань. Кроме того, из этого полупроводника исследователи изготовили электрод в глюкозном биотопливном элементе. Энергии, сгенерированной с помощью него, хватило, чтобы зажечь небольшую лампочку.
«Мы смогли показать, что сохранять желаемую структуру материала возможно. Это воодушевляюще для дальнейшего использования наноматериалов в практических устройствах. Мы убеждены, что наш подход окажется полезен в дальнейшем развитии устойчивой электроники, в которой будут использоваться растительные материалы», — подвел итог Хиротака Кога, один из авторов работы.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
