Группа исследователей, в которую вошли специалисты компании Samsung, опубликовала в журнале Nature доклад, посвященный методу увеличения емкости литий-ионных батарей. В качестве анодного материала исследователи предлагают использовать кремний, который способен удерживать больший заряд, чем материалы, из которых отрицательный электрод делается сейчас. Попытки применять кремний уже предпринимались, но анод из него сильно увеличивается в объеме при зарядке, из-за чего саму батарею приходится делать более крупной. К тому же кремниевые аноды выходят из строя гораздо быстрее, чем нынешние.

Авторы новой идеи предлагают выращивать на кремниевом аноде слой графена, который будет мешать расширению и в течение длительного времени защищать электрод от повреждений. Воспользовавшись таким анодом, можно изготовить литий-ионную батарею большей емкости, которая дольше удерживает заряд. По оценкам исследователей, энергетическая плотность такой батареи после первой зарядки будет в 1,8 раза больше, чем у нынешних, а к 200-й — в 1,5 раза больше.

Эксперименты, проведенные исследователями из Стэнфордского университета и других учреждений, показали, что при использовании графена в качестве изоляции медной проводки микросхем прохождение электронов по ней ускоряется.

Такая изоляция служит для предотвращения выхода из строя кремниевых транзисторов вследствие миграции в них атомов меди. Сегодня в качестве материала изолирующего слоя, как правило, применяется нитрид тантала. Но исследователи выяснили, что минимально тонкий слой этого вещества — в восемь раз толще, чем слой графена, который справляется с барьерной функцией не хуже.

Оказалось, что у графена есть еще одно преимущество — его ячеистая структура способствует скачкам электронов между атомами углерода, за счет чего и увеличивается их скорость. По оценкам ученых, графеновый изолятор мог бы повысить производительность существующих на сегодня процессоров на 4-17% в зависимости от длины проводников. Но с уменьшением диаметра проводки преимущества графена проявятся сильнее: исследователи прогнозируют, что для процессоров следующих двух поколений прибавка может составить 30%.

Для реализации этой возможности необходимо будет разработать методы выращивания графена непосредственно на проводниках в процессе производства микросхем, отмечают ученые.

Метод, предложенный учеными, основан на свойстве наночастиц металлов, которые избирательно адсорбируются по краям дефектов, в результате чего контуры дефектов «прочерчиваются» цепочками металлических наночастиц, и их видно в электронный микроскоп. С помощью этого подхода химикам удалось установить, что на поверхности углеродных материалов дефекты располагаются не хаотически, а образуют упорядоченные структуры, рассказали авторы метода интернет-изданию Lenta.ru.

Работа выполнена учеными с участием международного исследовательского коллектива, а ее результаты опубликованы в журнале Chemical Science Королевского химического общества Великобритании и отмечены на его обложке. 

Лампочка нового типа, по сравнению со светодиодными более дешевая в изготовлении, расходующая меньше энергии и служащая дольше, поступит в продажу в конце этого года. Она разработана исследователями из Манчестерского университета и недавно учрежденного Национального института графена. Излучающий элемент лампочки — светодиод в форме спирали обычной лампы накаливания, покрытый графеновыми волокнами.

Свет такой лампы можно будет приглушать, как у ламп накаливания, а продаваться она будет по «конкурентоспособной» цене компанией Graphene Lightning, созданной на базе университета. Яркость свечения и конкретный срок службы разработчики не указывают.

В 2017 году в университете планируют открыть центр инновации, задачей которого станет ускорение выпуска продуктов на основе графена на рынок. Как отмечают в администрации вуза, графеновая лампочка поступит в продажу всего через десяток с небольшим лет после открытия материала — по меркам науки это очень короткий срок.