Дорога в совершенство

Такие материалы, как медь, используемая для проводов и других токоведущих частей, или кремний, служащий основой для создания полупроводников и компьютерных "чипов", играют основную роль в современной радиоэлектронике. На долю пластмасс в этой области пока оставались лишь изоляционные покрытия, компьютерные коробки да корпуса для электронно-лучевых трубок. Однако сейчас положение начинает быстро меняться. Как предсказывают материаловеды, пластмассы и другие органические материалы на основе углерода в ближайшие годы станут чуть ли не основным сырьем для производства лазеров, транзисторов и магнитов.

Эпохальное достижение, которое будет способствовать стремительному развитию органической электроники, отмечено даже Нобелевской премией 2000-го года по химии, которая была присуждена докторам Алану МакДайармиду из Пенсильванского университета, Алану Хигеру из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Хидеки Ширакаве из Цукубского университета в Японии. Этим ученым впервые удалось превратить пластмассу, которая обычно состоит из миллионов идентичных молекул, связанных в длинные полимерные цепи, не проводящие электричества, в электрический проводник. Это открытие и результаты некоторых других исследований электрических свойств органических материалов открывают путь к новой электронике ХХI века, основанной на органических материалах.

Правда, органические материалы в некоторых отношениях уступают традиционным. Медь, на- пример, лучший проводник электричества, а из кремния получаются самые быстродействующие схемы. Вместе с тем, органические материалы легче, гибче, им проще придавать нужную форму. К тому же палитра органических материалов бесконечно разнообразна. Можно синтезировать миллионы различных молекул, заменяя в них отдельные блоки, как в детском конструкторе, и создавать таким образом полимеры с любыми тонко дифференцированными функциями. Такие полимеры легко растворять в химических растворителях и используя раствор вместо чернил, печатать любые схемы на простых компьютерных принтерах. Это колоссальное технологическое и экономическое преимущество. Ибо принтер прост в обращении и стоит копейки по сравнению с традиционным дорогостоящим оборудованием для изготовления электронных схем. На принтерах, например, в ближайшее время сотрудники британской компании "Кембридж Дисплей Технолоджис" собираются наладить выпуск видеодисплеев для мобильных телефонов и других переносных устройств. Исходным материалом для таких дисплеев будут новые светоизлучающие полимеры.

Дешевизна материалов и их производства открывают перед органической электроникой новые области применения. Так, вместо компьютерных кодов на упаковочных коробках можно будет печатать индивидуализированные радиоэлектронные схемы, способные принимать радиосигналы и посылать свой ответ. Это позволит упростить инвентаризацию складов и слежение за по- токами промышленной продукции. Достаточно будет послать запрашивающий сигнал, и приемное устройство, зафиксировав ответ каждого ящика, мгновенно напечатает таблицу, исчер- пывающе описывающую содержимое каждого складского помещения.

Исследователи компании "Люсент" в Нью-Джерси, производящей телефонное оборудование, недавно сумели создать первый электрический лазер на основе органического материала. Интересно, что при низких температурах этот же материал становится сверхпроводником. Сотрудникам университета штата Огайо во главе с профессором Артуром Эпстайном впервые удалось изготовить из органического материала магниты. Многие виды молекул сами представляют собой крошечные магнитики, но в пластмассах беспорядочное их расположение гасит результирующее магнитное поле. Тем не менее, удалось посредством химических манипуляций упорядочить расположение отдельных молекул и получить, таким образом, пластиковые магниты.

В конечном итоге, органические материалы на основе углерода смогут вообще вытеснить ме- таллы и кремний почти что из всех компьютерных применений. Ибо в течение ближайших двух десятилетий традиционный метод повышения быстродействия компьютерных схем за счет их миниатюризации и соответственного сокращения времени прохождения электрических сигналов будет исчерпан, да и сами эти схемы, состоящие уже из отдельных атомов и молекул, будут работать совсем по-другому.