science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Oxide nanosheets overtroeven de huidige state-of-the-art condensatormaterialen

Schematische illustratie (links) en transversaal TEM-beeld met hoge resolutie (rechts) van de ultradunne condensator met volledig nanoblad.

Elektronica wordt steeds kleiner, maar er is een grens aan hoe klein ze kunnen worden met de materialen van vandaag. Takayoshi Sasaki en medewerkers van het International Centre for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science en Shinshu University in Japan hebben nu een manier ontwikkeld om condensatoren te verkleinen, belangrijke componenten die energie opslaan, zelfs verder, die de ontwikkeling van compactere, hoogwaardige apparaten van de volgende generatie.

Veel recente verbeteringen hebben de condensatoren al aanzienlijk verkleind. Maar de huidige technologie heeft bijna zijn limiet bereikt op het gebied van materialen en verwerking, wat op zijn beurt de prestaties beperkt die fabrikanten kunnen bereiken. In antwoord, de onderzoekers zijn naar de nanoschaal gegaan, maar "nanocondensatoren" zijn niet eenvoudig te maken.

Sasaki's team ontwikkelde een LEGO-achtige aanpak, en ze pasten het toe om ultradunne condensatoren met hoge prestaties te maken. Ze gebruikten geleidende Ru 0,95 O 2 0,2- en diëlektrische Ca 2 Nb 3 O 10- nanosheets als kerncomponenten van het apparaat. Door oplossingsgerichte montage te gebruiken, ze creëerden een sandwich bestaande uit lagen van twee verschillende soorten oxide nanosheets om een ​​ultradunne condensator te produceren. De nieuwe condensator heeft een stabiele capaciteitsdichtheid (~ 27,5μF cm -2 ), dat is 2, 000 keer hoger dan die van de momenteel beschikbare commerciële producten.

Ze zien een aantal mogelijke uitbreidingen van het huidige werk en concluderen:"De vrijwel oneindige variëteiten van oxide-nanobladen, die kunnen worden gebruikt om verschillende nanosheet-architecturen samen te stellen, suggereren dat 2D hetero-interfaces een ongekende veelzijdigheid zullen bieden voor de realisatie van nieuwe 2D-toestanden en moleculair dunne-filmapparaten, zelfs buiten grafeen."