9 декабря 2019, понедельник, 00:48
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Электронику можно будет "печатать" из растворов функциональных чернил

Технология AMOLED используется в экранах смартфонов. Фото: David Cesarino de Sousa/Flickr.com
Технология AMOLED используется в экранах смартфонов. Фото: David Cesarino de Sousa/Flickr.com

Прыжок в будущее

Сергей Анатольевич Пономаренко - доктор химических наук, заведующий лабораторией функциональных материалов для органической электроники и фотоники Института синтетических полимерных материалов РАН, член-корреспондент Российской академии наук. Перед вами - краткое содержание беседы Сергея Пономаренко с Дмитрием Ицковичем и Борисом Долгиным, состоявшейся в рамках передачи «Наука 2.0.» (совместного проекта информационно-аналитического портала «Полит.ру» и радиостанции «Вести FM») 

Все знают электронику, которая основана на кремнии или других неорганических полупроводниках или проводниковых материалах. При этом есть так называемые органические материалы, состоящие из углерода, водорода, азота, кислорода и других элементов, которые составляют органический мир. Как правило, такие материалы являются диэлектриками и широко используются и в обычной электронике именно в этом качестве.

В последнее время Нобелевские премии присуждаются именно за те открытия, которые сильно влияют на нашу жизнь или в будущем повлияют, это не чистая наука.

Но некоторое время назад ученые открыли, что ряд органических соединений обладает также и полупроводниковыми или проводниковыми свойствами. Если быть совсем точным, то органические полупроводники были открыты еще в 40-х годах прошлого века, но результаты этого открытия стали широко применять существенно позже. В 1977 году группа ученых, два американца и один японец - Хигер, Мак-Диармид и Сиракава - стали изучать свойства полиацетилена. Это полимер, состоящий из сопряженных ацетиленовых звеньев, который при этом обладает металлическим блеском. Полимер, а блестит! Ученые этим фактом очень заинтересовались, стали изучать его электрические свойства, и оказалось, что его можно еще дополнительно допировать йодом, то есть окислить с образованием некоторого соединения с йодом, и проводимость при этом возрастает на 10 порядков и достигает, практически, проводимости металлов. В 2000-м году Хигер, Мак-Диармид и Сиракава за свое открытие получили Нобелевскую премию по химии.

В последнее время Нобелевские премии присуждаются именно за те открытия, которые сильно влияют на нашу жизнь или в будущем повлияют, это не чистая наука.

С тех пор это направление в исследованиях стало очень быстро развиваться. Ученые поняли, что есть особый класс органических материалов, которые могут быть не только диэлектриками, но и полупроводниками, и даже проводниками.

Ученые поняли, что есть особый класс органических материалов, которые могут быть не только диэлектриками, но и полупроводниками, и даже проводниками.

Затем произошло несколько других важных открытий - с использованием некоторых сопряженных полимеров удалось получить очень интересные устройства. В частности, на полимерах был продемонстрирован так называемый полимерный светоизлучащий диод. Это устройство, которое используется для получения света того или иного цвета, при этом функциональный материал - то, что дает свечение - является полимерным полупроводником.

Движущей идеей развития органической электроники является то, что, в конце концов, электронику можно будет "печатать" из растворов функциональных чернил: диэлектрика, полимерного проводника и полимерного полупроводника. Поскольку печатные методы хорошо развиты, а сейчас газеты печатаются, скажем, сотнями метров в секунду, и если можно будет печатать таким образом электронику, то она будет очень дешевая.

Чем отличаются органические светоизлучающие диоды, что в них такого особенного? Если мы возьмем обычные источники освещения, которые мы сейчас используем - лампочка или даже неорганический светодиод, или флуоресцентная лампа - это все так называемые точечные источники – т.е. у всех у них есть центр, из которого они светятся. А в случае с органической электроникой – это не так. Мы берем, печатаем пластинку нужных размеров и формы, и вся она светится равномерно. То есть это принципиально новая область применения. Комнату можно будет освещать просто тем, что при включении света будут светиться, например, занавески, обои, стены, потолки.

Комнату можно будет освещать просто тем, что при включении света будут светиться, например, занавески, обои, стены, потолки.

Пока это очень дорого, но любая новая технология очень дорога. Когда начинались сотовые телефоны, кто ими пользовался? Только очень богатые люди. А сейчас пользуются все. Так будет и здесь, наверное.

Хотя, конечно, дело не только в экономической составляющей, остаются и технологические преграды. Дело в том, что у устройства на основе органической электроники, у того же светоизлучающего диода, есть проблемы со стабильностью по сравнению с обычной электроникой. Эти проблемы связаны с разными аспектами: и с внутренними свойствами органических веществ, на которые подают электрический ток, и с тем, что там используют электроды с малой работой выхода, например, кальциевые электроды - а кальций окисляется под действием воздуха. То есть здесь нужно делать очень эффективные барьерные защитные пленки. И это тоже отдельное направление.

Дело в том, что вообще органическая электроника - это такая междисциплинарная наука, она включает в себя и химию (это синтез новых материалов), и физику (изучение их свойств), и физическую химию (то, как эти материалы ведут себя при нагревании, при подаче электрического тока, что там, на границе раздела фаз, происходит), и работу инженеров, которые проектируют эти устройства, измеряют их свойства. И прогресс идет по всем направлениям. Появляются новые структуры - новые полимеры, новые низкомолекулярные органические полупроводники, которые, например, более эффективно поглощают свет, или проявляют большую подвижность носителей заряда, или обладают рядом других ценных свойств. Появляются какие-то новые конструктивные решения, каким образом лучше сделать устройство, чтобы оно было более эффективным. Появляются и новые проводники, например, вместо неорганических проводников все больше начинают применять органические полупроводники. Пытаются также использовать гибридные материалы, например, в органические полупроводники вводят неорганические люминофоры, например, так называемые квантовые точки.

Появляются и новые проводники, например, вместо неорганических проводников, все больше начинают применять органические полупроводники.

Финансирование науки в России ощутимо увеличилось

Я пришел в органическую электронику лет десять назад, когда поехал работать пост.доком в Германию, в немецкий концерн Bayer. Когда меня туда приглашали, они не говорили, чем я буду заниматься. Уже на месте мне сказали: мы производим органический проводник, синтетический металл - полиэтилендиокситиофен, который сейчас, кстати, широко представлен на рынке, но хотим еще заняться полупроводниками.

Там я синтезировал ряд органических полупроводниковых соединений, и мы сотрудничали с Philips и с Infinion, которые делали из них устройства. Потом, когда закончилась моя работа в Германии, я вернулся в Москву, в Институт синтетических полимерных материалов, и мне была предоставлена возможность создать свою группу, которая бы развивала это направление, которого в России у нас на тот момент практически не было.

Задача институтов Российской Академии наук - заниматься фундаментальной наукой. Поэтому мы начали синтезировать новые структуры из органических люминофоров, получили ряд новых молекул и, изучая их, открыли некоторые интересные фундаментальные эффекты. А финансировалось все это Российским фондом фундаментальных исследований и Российской Академии наук. Позже появилось финансирование от Министерства науки - по Госконтрактам.

Было и финансирование со стороны моих бывших коллег из Германии, мы до сих пор продолжаем с ними сотрудничать. Мы выполняли для них работы по заказу: синтезировали молекулы и отдавали им для исследования свойств. И это сильно помогало в работе. Потому что, зачастую, российское финансирование остается очень нерегулярным, его практически нет в начале года, оно появляется ближе к концу. А когда у вас есть постоянный партнер за границей, который вам регулярно платит за выполненные работы, это очень помогает.

Хотя при этом я могу сказать, что финансирование науки в России ощутимо увеличилось за последние годы. Еще десять лет назад те налоги, которые мы платили с договора с иностранной фирмой, полностью перекрывали нашу российскую зарплату. Сейчас это уже далеко не так.

В этом году впервые больше желающих поступить в аспирантуру, чем мы можем принять. Это связано и с тем, что науку стали больше поддерживать.

Главной проблемой науки остается бюрократия

Давно уже президент обещал раздать пять тысяч сертификатов на квартиры молодым ученым. Обещано это было в 2009 году, с тех пор выдали только 500 штук. А в этом году Медведев встретился с учеными, этот вопрос снова подняли, и выдача сертификатов продолжилась. Например, несколько моих бывших аспирантов, а теперь – научных сотрудников, получили такие сертификаты.

Но главной проблемой страны в целом и, соответственно, Академии наук остается бюрократия. И отсутствие финансирования порой - это тоже проявление бюрократии. Наши ведомства, через которые все деньги проходят, постоянно все согласовывают с кем-то.

Главной проблемой страны в целом и, соответственно, Академии наук остается бюрократия.

Мы - химики, нам надо закупать реактивы, какое-то оборудование, и это все должно происходить регулярно. Иначе ты придумал, что надо сделать новую реакцию, а реакция не идет, скажем. Можно бы взять новый реактив, но как его купить, если деньги по гранту еще не пришли?

Мы, в основном, закупаем импортные реактивы. К сожалению, у нас в стране мало что производят из органических реактивов: может, растворители только какие-то. Напрямую мы, опять же, не можем ничего закупать, поскольку мы как государственная структура и не имеем права закупать материалы за границей, мы покупаем их у посредников - у тех, которые ввозят их в Россию. И получается где-то в полтора-два раза дороже, чем это стоит нашим иностранным коллегам. И после этого мы говорим о конкурентоспособности нашей науки!

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.