Международная команда учёных объявила о том, что электроника будущего будет сделана из принципиально новых материалов. Они научились преобразовывать жидкий цемент в жидкий металл, а точнее (видимо, чтобы ещё больше запутать простых смертных), в аморфный металл, который также иногда называют металлическим стеклом.
Такой материал является полупроводником: это значит, что из него можно будет изготавливать тонкоплёночные резисторы, защитные покрытия и даже компьютерные чипы.
“Наше изобретение имеет массу практических применений, включая тонкоплёночные резисторы, используемые в жидкокристаллических дисплеях, которые сегодня очень широко распространены”, — говорит Крис Бенмор (Chris Benmore), физик из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (Argonne National Laboratory). Он работал в команде с учёными из Финляндии, Германии и Японии над “магической” трансформацией одного вещества в другое.
Ведущим автором исследования был Синдзи Кохара (Shinji Kohara) из японского Исследовательского института синхротронного излучения SPring-8.
Металлическое стекло, полученное в ходе эксперимента, обладает рядом преимуществ перед обычными материалами: лучшей устойчивостью к коррозии, чем металл, меньшей хрупкостью, чем стекло, проводимостью, низкой потерей энергии в магнитном поле, а также текучестью для простоты моделирования. Об этих свойствах нового материала исследователи рассказывают в пресс-релизе.
До сих пор метглас (metglas) можно было сделать только из металла. Но сегодня инженеры научились использовать для этих целей цемент. Технология, используемая для трансформации, называется захват электрона. Ранее этот процесс наблюдался только в растворах соединений аммиака.
“Технология захвата электронов и превращения жидкого цемента в жидкий металл была открыта недавно, но как это происходит, до сих пор ещё никто не объяснял. Сегодня, когда мы уже знаем, как проходит захват электрона, мы можем провести эксперименты на самых разных непроводящих материалах, чтобы узнать, смогут ли они проводить электричество при комнатной температуре”, — рассказывает Бенмор, который разработал метод левитации для проведения эксперимента.
Ещё до проведения практического эксперимента, команда создавала комбинации из различных технологий и проверяла их действенность на сверхмощном компьютере.
В ходе исследования учёные использовали редкий минерал майенит (Са12Аl4O33), состоящий из оксидов кальция и алюминия. Майенит нагрели до температуры 2000 градусов по Цельсию лазерным лучом. Также использовался упомянутый выше аэродинамический левитатор для того, чтобы горячая жидкость не соприкасалась с поверхностями камеры и не формировала кристаллы. Полученный жидкий материал охлаждался и переходил в стеклообразное состояние.
Все эти хитрости позволили поймать электроны, необходимые для того, чтобы материал проводил электрический ток. Все свободные частицы располагались в образовавшихся в “стекле” структурах, похожих на клетки. После серии экспериментов с полученным материалом учёные пришли к выводу, что рождённый из цемента металл проводит электричество схожим с металлом образом, однако структурой больше похож на стекло.
