По оценкам специалистов, новые технологии позволят продлить эксплуатацию этих устройств в 10-50 раз. Результаты исследования были опубликованы в международном журнале Scientific Reports.

На сегодняшний день наноструктуры активно используются в высокотехнологичных портативных устройствах, электронике и медицинском оборудовании. Однако процесс их получения остается дорогостоящим и трудоемким. Например, установка для формирования высококачественных нанокомпонентов методом фотолитографии в глубоком ультрафиолете стоит около 13 миллиардов рублей, и на рынке представлена лишь одним зарубежным производителем.

Ученые СПбПУ разработали собственную технологию формирования кремниевых монолитных структур, которая сочетает безмасочную наносферную литографию и плазмохимическое травление при комнатной температуре. Это позволяет создавать наноструктуры в форме игл с высокой степенью контроля и воспроизводимости. По словам заведующего лабораторией Артема Осипова, им удалось получить наименьшие в России монолитные структуры с диаметром основания всего 72 нанометра.

Технология имеет ряд преимуществ перед существующими аналогами. Она не требует использования дополнительных шаблонов для переноса рисунка на кремниевую пластину и позволяет проводить травление без использования сверхнизких температур. Осипов описал процесс: "Мы берем чистую подложку и методом центрифугирования наносим наносферы. Затем образец помещается в установку плазмохимического травления, где до нужных значений уменьшается диаметр сфер, после чего проводится процесс травления кремния."

Благодаря возможности контролируемо изменять размер игл, созданные наноструктуры могут быть адаптированы под конкретные нужды отечественного высокотехнологичного оборудования. Это особенно актуально для рентгеновских аппаратов, где традиционные лампы с "горячими" катодами быстро выходят из строя и требуют времени на нагрев. Новые "холодные" катоды, созданные на основе наноигл, могут работать значительно дольше и активироваться быстрее.

Кроме того, разработка может привести к созданию FED-дисплеев с меньшим энергопотреблением, большим углом обзора и высокой частотой обновления изображения. В ближайшее время на базе СПбПУ планируется собрать промышленные образцы установок для сочетания новых технологий с машинным обучением. Это позволит значительно расширить возможности для развития отечественных высоких технологий. Исследование ведется в рамках программы научного центра мирового уровня "Передовые цифровые технологии".