Благодаря "графеновым шарам" дисплеи на основе электронной бумаги станут цветными
Изделия и устройства на основе графена продолжают завоёвывать всё новые сферы. Казалось бы, чем могут удивить учёные после бумаги, флэшки и даже шёлка на основе графена? И тем не менее, смогли.
Команда учёных из Делфтского технологического университета (Нидерланды) совместно со специалистами из испанской компании Graphenea занялась разработкой цветных дисплеев на основе электронной бумаги.
Напомним, что электронная бумага, или Е-Ink, представляет собой технологию отображения информации, которая имитирует обычную печать на бумаге. В отличие от традиционных плоских жидкокристаллических дисплеев, в которых матрица просвечивается для формирования изображения, электронная бумага создаёт картинку в отражённом свете как обычная целлюлозная "коллега".
Кроме того, она способна хранить изображение (текстовое или графическое) достаточно долго, при этом не потребляя энергию и затрачивая её только на изменение самого изображения.
Сегодня дисплеи Е-Ink используются в навигаторах и электронных книгах. Но, несмотря на преимущество в виде минимального потребления энергии, у них есть и весьма серьёзный недостаток: низкая контрастность. Электронная бумага может воспроизводить лишь серо-чёрные картинки и не подходит для просмотра видео или даже простых цветных изображений.
В ходе исследования учёные обнаружили, что если деформировать графеновые мембраны определённым способом, то можно контролировать получаемый цвет. Метод получил рабочее название "графеновый воздушный шар". Каждый из полых шаров (углублений) размером около 10 нанометров помещался на крошечной кремниевой подложке, а сверху на него укладывались два графеновых листа.
В зависимости от того, как графен перегибался через эти отверстия, он по-разному отображал цвета: учёные изменяли давление внутри и вне полости шара, и, когда графеновые мембраны прогибались внутрь и вовне, они демонстрировали кольца Ньютона.
Впервые эти "кольца" были описаны именно Исааком Ньютоном, правда, название "кольца" довольно условно. На самом деле это кольцеобразные максимумы и минимумы освещённости, которые появляются благодаря интерференции света, который отражается от дна полости, когда материал натягивается поверх.
В данном случае графеновая мембрана, меняя прохождение световой волны, стимулировала проявление одних цветов и ослабляла или вовсе удаляла другие. Так, когда графеновый лист оказывался близко к кремниевой пластинке, получался голубой цвет, а когда шар выгибался наружу – красный.
Собственно, сам процесс, описанный выше, уже применяется в работе некоторых гаджетов – такие дисплеи основаны на светоотражающих мембранах и полостях в отдельных "механических" пикселях, однако производятся они на основе кремниевых материалов. Между тем графен имеет электропроводность выше в 1000 раз, что не только улучшит производительность устройств, но и поспособствует созданию нового поколения гибких дисплеев, заключают исследователи.
Теперь команда трудится над прототипом первого дисплея на основе графена. Планируется, что он будет представлен в 2017 году на Всемирном мобильном Конгрессе в Барселоне. Научная статья по итогам исследования опубликована в специализированном издании Nano Letters.
Напомним, что ранее российские учёные доказали: графен может стать идеальным материалом для создания плазменных приборов, способных обнаружить взрывчатые, ядовитые и другие органические вещества по наличию даже одной молекулы. Тем временем американцы создали самое маленькое в мире оригами, впервые сложив лист графена пополам.