Ученые УрФУ с коллегами из УрО РАН и Индии разработали нанокерамику, которая может пригодиться для создания экранов с улучшенной яркостью и детализацией для смартфонов, телевизоров и других устройств. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и программы «Приоритет-2030», а экспериментальные работы проводились в рамках госзадания, сообщили в пресс-службе УрФУ.

Благодаря тому, что нанокерамика способна обеспечить все три базовых цвета спектра (красный, зеленый и синий), отпадает необходимость использовать отдельные светодиоды этих цветов. Также синтез керамики был осуществлен под высоким давлением, благодаря чему ученые добились оптической прозрачности и повысили прочность материала.

«Такие характеристики будут полезны для производства дисплеев смартфонов и планшетов, поскольку повышенная концентрация углеродных наноточек позволит увеличить эффективность свечения, что может способствовать росту плотности пикселей в дисплее на единицу площади», — отметила соавтор работы, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Юлия Кузнецова.

Нанокерамика люминесцирует красным, зеленым и синим цветами из-за добавления частиц углерода, которые выступили в качестве углеродных наноточек — небольших кластеров углеродных атомов, размер которых составляет несколько нанометров.

«В процессе синтеза углеродные компоненты становятся заключенными между частицами керамики, что образует дефекты на их поверхности. Мы полагаем, что эти дефекты создают ряд энергетических уровней в углеродных наноточках, благодаря чему материал может светиться разными цветами в видимом спектре», — объяснил соавтор работы, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Арсений Киряков.

В качестве материала для создания нанокерамики ученые использовали алюмо-магниевую шпинель. Этот материал имеет кубическую структуру кристаллической решетки, благодаря чему свет, проходящий сквозь него, не преломляется и не рассеивается. Синтез керамики был осуществлен методом термобарического сжатия.

«Термобарическое сжатие — это процесс подведения высокого давления, порядка нескольких гигапаскалей — такое давление реализуется в земной коре на глубине 50–60 км. Высокое давление позволяет нам снизить температуру синтеза до значений 500–600°С — это в два раза ниже, чем у аналогичных методов для синтеза нанокерамики, таких как одноосное горячее прессование либо искроплазменное спекание. Данное сочетание давления и температуры позволяет избавиться от различных макродефектов, таких как трещины, поры, крупные кристаллиты, поскольку наночастицы в процессе синтеза претерпевают своего рода пластическую деформацию за счет того, что начинают смещаться относительно друг друга, проворачиваться и заполнять все возможные пустоты», — рассказал Арсений Киряков.

Ранее «Областная газета» писала о том, что свердловские ученые удостоены высоких государственных наград.