Панцирь одноклеточного организма подсказал ученым конструкцию мембраны для микросхем будущего
Москва. 4 мая. ИНТЕРФАКС – Российские учёные опубликовали свежие результаты исследования диатомовых водорослей — одноклеточного организма с поразительными свойствами, который может стать прообразом ряда прорывных технологических решений, сообщает пресс-служба МИСИС.
"По образу и подобию стеклянного пористого панциря диатомей можно сконструировать мембрану для миниатюрного сверхчувствительного и энергосберегающего микрофона или фотонный кристалл — так называется ключевая составляющая быстрых и энергоэффективных оптоэлектронных микросхем будущего", - говорится в сообщении.
Исследования проводила группа авторов из Сколтеха, НИТУ МИСИС и Оксфорда.
Диатомовые — обширная группа одноклеточных водорослей с характерным твёрдым, лёгким и пористым панцирем из диоксида кремния. Они смогли успешно заселить практически все водоёмы на Земле: на их долю приходится четверть всей биомассы, производимой на планете, а также пятая часть всего вырабатываемого фотосинтезом кислорода.
Подобные стеклянному кружеву экзоскелеты диатомовых "являются неисчерпаемым источником вдохновения для разработки новых материалов и устройств". Они уже применяются для очистки воды от тяжёлых металлов, а также в качестве мягких абразивных веществ в составе зубной пасты. В числе технологий, которые могут выиграть от воспроизведения структуры этого панциря, — микроэлектромеханические системы и фотонные интегральные схемы. Первые представляют собой основу для чувствительных, компактных и энергоэффективных микрофонов, а вторые могут стать основой для высокопроизводительных и энергосберегающих устройств, обрабатывающих информацию в форме света, а не электрических импульсов, как в современной электронике.
Научный коллектив изучил механические свойства как высушенных, так и влажных, не очищенных от органики панцирей диатомовых водорослей диаметром 30–40 микрометров. Измерялась твёрдость, гибкость, вибрационные характеристики и их связь со сложной двухуровневой структурой диатомеи: экзоскелет состоит из двух частей, причём характер пор внутри и снаружи отличается, что удалось установить впервые.
Один из руководителей исследования, заведующий лабораторией биофотоники Сколтеха профессор Дмитрий Горин, отмечает уверенность ученых в том, что дальнейшее исследование панцирей диатомовых водорослей приведет к прорывным результатам.
"Исследование сделает возможными прорывные технологические решения, от мембран для оптоакустических эндоскопов или MEMS-микрофонов, даже внешне напоминающих эти водоросли, и вплоть до новых композитных материалов, которые будут воспроизводить структуру диатомеи с добавлением других компонентов и функций", - сказал Горин.
Читайте "Интерфакс-Образование" в "ВКонтакте"