Прорыв в Nanotechnology с использованием инновационных наноструктур от СПбГУ
Фото: scientificrussia.ru
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета продемонстрировали новаторский способ синтеза полупроводниковых нанокристаллов необычной формы с применением катализатора из золота. Это открытие, в составе международной исследовательской команды, обещает создать прочную и уникальную основу для следующего поколения электронных устройств и нанотехнологий.
Почему наноматериалы формируют будущее
Современные полупроводниковые наноматериалы становятся неотъемлемой частью множества научных и промышленных сфер благодаря своим особым свойствам, зависящим от миниатюрных размеров и уникальной структуры. С их участием инженеры создают инновационные электронные компоненты для оптоэлектроники, медицины, «зеленой» энергетики, фотоники и многого другого. Наибольший интерес представляют квантовые ямы, классические квантовые точки и нановискеры — продолговатые полупроводниковые кристаллы.
В 2023 году за фундаментальное открытие квантовых точек выпускник и ученый, связанный с Санкт-Петербургским государственным университетом, Алексей Екимов удостоился престижной Нобелевской премии, вновь подтвердив значимость вклада отечественной науки в мировое нанонаправление.
Нитевидные нанокристаллы: путь к миниатюризации и эффективности
Один из наиболее перспективных типов наноматериалов — нитевидные нанокристаллы (ННК), обладающие протяженной формой, где длина значительно превышает поперечник. Подобные структуры предоставляют широкие возможности для создания новых оптоэлектронных приборов, медицинских устройств, энергосберегающих решений и умных сенсоров. Уже сегодня на основе ННК разрабатываются светодиоды, чувствительные датчики газа и света, компактные транзисторы, нанопьезогенераторы и лазеры будущего.
Главная привлекательность таких кристаллов заключается в их одновременной миниатюрности и универсальности: небольшие размеры позволяют уменьшить размеры конечных устройств и значительно увеличить количество элементов на одном кристалле, повышая их производительность и снижая энергозатраты. Благодаря этому открываются широкие перспективы для интеграции ННК в наночипы и микросхемы нового поколения.
Прорывная методика СПбГУ: новые возможности для микроэлектроники
Последние усилия исследователей из Санкт-Петербургского государственного университета были направлены на создание наноструктур необычной, сложной конфигурации и успешную интеграцию их с ключевой кремниевой платформой. Впервые предложен способ выращивания алюминий-галлий-арсенидных (AlGaAs) нитевидных нанокристаллов непосредственно на кремнии с использованием золота как катализатора. Такой технологический подход позволяет максимально точно контролировать как форму, так и структурные характеристики создаваемых наноструктур, что важно для стабильности и надежности будущих наносистем.
Руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Родион Резник подчеркивает, что золотой катализатор обеспечивает исключительно высокую управляемость процессом формирования нанокристаллов, что, в свою очередь, открывает новые горизонты для прикладных разработок.
«Дерево» из нанокристаллов: умные ветви для умных чипов
Исследователи сравнивают новую форму нанокристаллов с деревом: изначально формируется прочный «ствол» — нановискеры первого поколения, а далее на этой опоре начинают расти «ветви» последующих уровней. В результате существенно увеличивается площадь поверхности, что выгодно для многих электронных приложений.
Более того, разветвленная структура позволяет объединять отдельные «деревья» в непрерывную проводящую сеть, оптимально подходящую для построения высокоточных электронных и логических схем. Итогом этого становится создание мощной и устойчивой основы для размещения дополнительных функциональных слоев — например, наносимых сверхчувствительных материалов для солнечных батарей, высокоэффективных аккумуляторов или передовых сенсоров.
Преемственность научных идей: Алферов, Екимов, Резник
Работа коллектива СПбГУ продолжает блестящие традиции развития российских нанотехнологий, заложенные такими выдающимися учеными, как выпускник университета и лауреат Нобелевской премии Алексей Екимов, а также широко признанный физик Жорес Алферов. Современные успехи лаборатории во многом связаны с вниманием к улучшению свойств наноструктур и их применимости для квантовых технологий в микроэлектронике.
На базе лаборатории новых полупроводниковых материалов сотрудники разрабатывают источники одиночных фотонов для квантовой информатики, усовершенствованные светодиоды, элементы солнечной энергетики, наногенераторы и лазеры, успешно внедряя их в кремниевые чипы.
Драйверы будущей электроники: инновационный взгляд Санкт-Петербургского университета
Сегодня достижения ученых Санкт-Петербургского государственного университета выводят отечественную и мировую науку на новый уровень — создано прочное и многофункциональное «основание» для высокотехнологичных электронных платформ, которое со временем способно изменить сам облик цифровой инфраструктуры.
В инновационных лабораториях СПбГУ формируются не просто отдельные компоненты, а выстраивается целостная исследовательская и инженерная экосистема, позволяющая делать реальностью технологии, вчера считавшиеся фантастикой. Благодаря научным идеям Родиона Резника и преемственности достижений Якимова и Алферова, Санкт-Петербург укрепляет позиции одного из центров притяжения мировой nanotechnology и открывает новые двери для глобальных технологических достижений.
