Ученые МГУ и МИФИ превратили полиэтилен в «квантовый» материал

Ученые из МГУ и МИФИ превратили полиэтилен в «квантовый» материал, поглощающий ультрафиолет и преобразующий его в видимый свет, сообщают «РИА Новости». Материал повысит КПД солнечных батарей и станет основой футуристических дисплеев и систем записи данных, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Polymer International.

«Полученный нами композитный материал обладает, с одной стороны, флуоресцентными свойствами квантовых точек, с другой стороны — механическими свойствами полиэтилена. Он прозрачен в видимой области спектра, устойчив к высокой температуре и при этом сохраняет оптические свойства при механических нагрузках», — рассказывает Валерий Шибаев, химик из МГУ имени М. В. Ломоносова.

Квантовые точки представляют собой небольшие конструкции из кусочков полупроводника, внутри которых существует особая область, так называемая потенциальная яма. Благодаря этому подобные объекты могут вести себя как своеобразные искусственные «атомы», способные поглощать и излучать электромагнитные волны.

Подобные структуры сегодня активно используются в медицине и промышленности для изготовления различных светящихся «красок» для органов, дисплеев телевизоров и мониторов, в качестве основы светодиодов и лазеров и для множества других целей.

Шибаев и его коллеги нашли новое применение для квантовых точек, ликвидировав их главный недостаток — высокую хрупкость и невозможность создания прочного материала на их основе, способного «самостоятельно» сопротивляться различным механическим нагрузкам.

Изучая свойства органических веществ, используемых в качестве «оболочки» квантовых точек, российские ученые заметили, что эти молекулы будут хорошо соединяться с одиночными звеньями в нитях полиэтилена и многих других полимеров.

Проверив эту теорию на «заготовках» полимера PDMA, одного из «кузенов» оргстекла, команда Шибаева испытала, можно ли заставить квантовые точки проникать в поры, присутствующие в листах из полиэтилена или полипропилена, и соединяться с их нитями.

Как оказалось, сделать это действительно можно, растворяя наночастицы в органическом растворителе и вымачивая в этом растворе полимерные листы. Когда ученые удалили растворитель и закрепили квантовые точки внутри полиэтилена при помощи другого полимера, они получили прозрачный «умный материал», состоящий примерно на пятую часть из подобных структур.

Первые опыты с этим «квантовым полиэтиленом» показали, что он умеет поглощать ультрафиолетовое излучение и превращать его в синий цвет. Это позволяет использовать его для повышения КПД солнечных батарей и защиты от ультрафиолета, а другие типы квантовых точек, встроенные в полимерные листы, можно применять для создания лазеров, записи информации и различных футуристических дисплеев и других гаджетов.