Создана прозрачная нанопленка, блокирующая более 99,97 % электромагнитного излучения

До сих пор для блокировки этого излучения требовались толстые металлические слои, которые были жёсткими, тяжёлыми и непрозрачными. Это делало их непригодными для прозрачной или гибкой электроники.

Группа исследователей из Глазго представила уникальное решение в виде ультратонкой, гибкой и прозрачной плёнки, которая может блокировать почти всё нежелательное электромагнитное излучение, оставаясь при этом лёгкой, прозрачной и масштабиреумой для использования в реальных условиях.

«Впервые удалось преодолеть давний компромисс между электропроводностью и оптической прозрачностью в сетях из металлических нанопроволок. После лазерной постобработки одновременно улучшаются и электропроводность, и прозрачность», — сказал ведущий исследователь Цзюньган Чжан.

Самой большой проблемой в этой области всегда был поиск компромисса. Материалы, которые хорошо проводят электричество, обычно блокируют свет, а прозрачные материалы, как правило, плохо проводят ток. Металлические нанопроволоки выглядели многообещающе, но при случайном расположении они не обеспечивали надёжную защиту.

Ученые решили эту проблему, контролируя расположение и соединение нанопроволок на наноуровне. Они работали с серебряными нанопроволоками, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Вместо того чтобы позволить этим проволокам хаотично распространяться по поверхности, они использовали метод, называемый межфазным диэлектрофорезом. Проще говоря, они применяли электрические поля определённой формы, которые аккуратно вытягивали нанопроволоки, формируя на гибкой прозрачной пдастиковой плёнке аккуратные, хорошо выровненные узоры.

Такой подход обеспечил исключительную управляемость. Нанопроволоки могли изгибаться, скручиваться и менять направление, не нарушая выравнивания. Чтобы продемонстрировать эту точность, команда даже сформировала из нанопроволок читаемые буквы на плёнке.

Важно отметить, что провода располагались близко друг к другу, но не были соединены между собой. Между ними оставались крошечные зазоры, образующие сеть, заполненную наноразмерными прромежутками. Эти зазоры оказались очень важными. Когда электромагнитные волны попадают на плёнку, зазоры действуют как микроскопические буферы энергии, ослабляя входящие сигналы до того, как они достигнут защищаемой электроники. Эта структура, представляющая собой сеть нанопроволок с ёмкостной связью, значительно повышает эффективность экранирования, не блокируя при этом свет.

На втором этапе исследователи подвергли выровненные нанопроволоки воздействию чрезвычайно коротких лазерных импульсов длительностью всего в пикосекунды. Эти лазерные импульсы сварили нанопроволоки в местах их соприкосновения, создав прочные электрические соединения.

В то же время лазер удалил изолирующие поверхностные слои, оставшиеся после производства нанопроволок. Этот единственный этап обработки лазером принёс редкую двойную пользу. Электрическое сопротивление снизилось в 46 раз, а значит, электрический ток стал проходить гораздо легче.