Newsy

Wynalazek polskich naukowców zrewolucjonizuje elektronikę. Azotek galu może być następcą krzemu, znajdzie też zastosowanie w fotowoltaice

2021-06-16  |  06:00
Mówi:prof. dr hab. inż. Izabella Grzegory
Funkcja:dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień PAN
  • MP4
  • Azotek galu, którego technologię wytwarzania opracowali polscy naukowcy pod koniec XX wieku, może się okazać następcą krzemu. Tranzystory wykonane z tego półprzewodnika są kilkunastokrotnie mniejsze i są w stanie przenosić większe ładunki energii. Z ich wykorzystaniem firma Xiaomi stworzyła już miniaturową ładowarkę o mocy 65 W. Potencjalnie półprzewodnik ten może znaleźć zastosowanie również w fotowoltaice, a nawet w mikrochipach komunikujących się z układem nerwowym człowieka.

    – Azotek galu poczynił rewolucyjne zmiany w naszej cywilizacji poprzez zmianę systemu oświetlenia. Otaczają nas diody świecące LED, z których każda składa się z azotku galu. Ma on jeszcze szereg innych zalet, które mogą się przydać w elektronice dużych mocy. W tej chwili zachodzi rewolucyjny proces w energetyce. Przechodzimy na odnawialne źródła energii i potrzebujemy mnóstwa elektronicznych układów, które potrafią sterować energią dużej mocy oraz przekształcać sygnały elektryczne, prądowe – wskazuje w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje prof. dr hab. inż. Izabella Grzegory, dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk.

    Półprzewodnik, jakim jest azotek galu, znalazł niedawno zastosowanie chociażby w superszybkich ładowarkach do smartfonów. W ubiegłym roku na rynku pojawiła się ładowarka Xiaomi o mocy 65 W. Zamiast tranzystorów krzemowych zostały w niej zastosowane tranzystory właśnie z azotku galu. Nie powstają  one w wyniku obróbki, lecz są w pewnym sensie hodowane, podobnie jak kryształ.

    Grupa japońskich naukowców zbudowała już z wykorzystaniem azotku indu i azotku galu wszczepialny chip o objętości 1 mm3 i ciężarze 2,3 mg. Urządzenie może potencjalnie aktywować określone białka w mózgu i służyć zarówno opiece zdrowotnej – leczeniu chorób neurologicznych – jak również do kontrolowania urządzeń internetu rzeczy.

    Technologię kryształów azotku galu oraz budowania z niego tranzystorów rozwijają także naukowcy z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN. Komercjalizacja tej pierwszej zaplanowana jest na przełom 2022 i 2023 roku.

    – Mamy pełny łańcuch technologiczny. Wykonujemy kryształy azotku galu po to, żeby móc na nich budować struktury przyrządów, zarówno optoelektronicznych, takich jak diody laserowe, jak również tranzystorów. Kryształy, które u nas w instytucie są wykonywane, należą do najlepszych na świecie. Mają bardzo mało defektów sieci krystalicznej, więc przyrządy czy struktury na nich budowane mają szereg zalet. Dodatkowo w naszych laboratoriach można przeprowadzić wiele pożytecznych operacji, np. wykonać przyrząd poprzez wbijanie z dużą energią jonów innych pierwiastków, krzemu czy magnezu, do sieci krystalicznej – tłumaczy prof. Izabella Grzegory.

    Tak zwane domieszkowanie stosuje się po to, by mieć kontrolę nad urządzeniem wyposażonym w tranzystor wykonany z azotku galu. Z uwagi na to, że cechuje się on szeroką przerwą energetyczną, czysty półprzewodnik byłby cały czas aktywny. Domieszkowanie niszczy strukturę kryształów i żeby ją przywrócić, należy poddać materiał obróbce w warunkach wysokiego ciśnienia, w czym specjalizuje się instytut.

    Jedną z głównych zalet azotku galu jest to, że stwarza możliwość wejścia na kolejny poziom miniaturyzacji. Zdaniem naukowców z MIT tranzystor wykonany z tego materiału może być nawet 15-krotnie mniejszy niż jego krzemowy odpowiednik.

    – To nie są oczywiście jedyne zastosowania azotku galu. Jest on również niezwykle ważny w telekomunikacji, być może również w fotowoltaice, a także procesach takich jak rozszczepianie wody pod wpływem światła słonecznego, jednak są jeszcze na etapie badań naukowych – wymienia dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk. – Jego zastosowanie w optoelektronice, źródłach światła i elektronice dużych mocy jest już daleko zaawansowane aplikacyjnie. My też jesteśmy mocno zaangażowani w ten proces. Azotek galu jest wspaniałym materiałem, lecz bardzo trudnym technologicznie i ważny jest dostęp do pewnych technologii, by wydobyć wszystkie jego zalety – mówi dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień PAN.

    Jak podkreśla, technologia kryształów rozwijana przez polskich naukowców jest obecnie na etapie linii pilotażowej. Komercjalizacja zaplanowana jest na przełomie 2022 i 2023 roku. Technologia tranzystorów dużych mocy rozwijana jest z kolei w projekcie TECHMATSTRATEG Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w konsorcjum z Siecią Łukasiewicz i z partnerami przemysłowymi.

    – Pracujemy również w konsorcjum Horizon 2020 o nazwie GaN4AP i tam nasz instytut ma przyjemność kierować dużym pakietem zadań w celu otrzymywania optymalnych struktur do przyrządów elektronicznych dużej mocy na azotku galu – wskazuje prof. Izabella Grzegory.

    Czytaj także

    Więcej ważnych informacji

    Jedynka Newserii

    Jedynka Newserii

    Bankowość

    Przed wakacjami Polacy szukają alternatyw dla kupowania walut w kantorach. Coraz częściej są nimi karta płatnicza i smartfon

    W tegoroczne wakacje 40 proc. Polaków wybiera się na zagraniczny urlop, a 25 proc. planuje tzw. city breaks, czyli krótkie weekendowe wypady do miast w innych krajach – wynika z niedawnego badania Visa CEE Travel and Payment Intentions Study. Podczas takich wojaży wielu turystów wciąż woli płacić gotówką – badanie przeprowadzone dla Banku Millennium pokazało, że 43 proc. Polaków wymienia walutę w kantorach. To rozwiązanie ma jednak sporo minusów, dlatego przed wakacjami coraz więcej osób szuka płatniczych alternatyw. Ponad połowa badanych przez Visę Polaków chciałaby za granicą płacić kartą lub smartfonem.

    Partner serwisu

    Venture Cafe Warsaw

    Regionalne - Łódzkie

    Specjalistyczne karetki pozwalają ratować życie noworodków po niedotlenieniu. Taki sprzęt trafił właśnie do szpitala w Łodzi

    Niedotlenienie okołoporodowe i niewydolność oddechowa u noworodka mogą doprowadzić do jego niepełnosprawności fizycznej i intelektualnej, a w najgorszym wypadku nawet śmierci. Hipotermia lecznicza, polegająca na kontrolowanym obniżeniu temperatury ciała, pozwala temu zapobiec. Liczy się jednak czas, bo po sześciu godzinach niedotlenienia zmiany w mózgu dziecka mogą być już nieodwracalne. Dlatego Uniwersytet Medyczny w Poznaniu wspólnie z Generali Polska i Fundacją The Human Safety Net wdrażają projekt, który pozwala zastosować tę terapię już w trakcie transportu noworodka do szpitala – w karetce neonatologicznej. Specjalistyczny sprzęt trafił właśnie do łódzkiego Instytutu Centrum Zdrowia Matki Polki. – Zamierzamy dostarczać je do kolejnych placówek – zapowiada Andrea Simoncelli, przewodniczący rady nadzorczej Generali Polska. 

    Ochrona środowiska

    Zaledwie 9 proc. surowców jest ponownie wykorzystywanych. Szansą na poprawę sytuacji jest skuteczne wdrażanie zasad gospodarki obiegu zamkniętego

    Według szacunków Komisji Europejskiej zastosowanie zasad gospodarki obiegu zamkniętego w całej UE ma się przyczynić do zwiększenia unijnego PKB o dodatkowe 0,5 proc. do 2030 roku oraz stworzenia około 700 tys. nowych miejsc pracy. Skorzysta też biznes. Przedsiębiorstwa produkcyjne w UE wydają średnio 40 proc. swoich środków na materiały i surowce, więc obieg zamknięty może zwiększyć ich rentowność i uchronić je przed wahaniami cen. Efektywne wdrożenie GOZ będzie wymagać jednak kilku elementów. – Musimy mieć dobrą legislację, która będzie działała długofalowo, musimy mieć współpracę w ramach całego łańcucha wartości i musimy mieć konsumenta, który będzie świadomy i zdecydowany na to, żeby zmienić swój model konsumpcji – podkreśla Anna Kozera-Szałkowska, dyrektor zarządzająca Plastics Europe Polska, podczas Polish Circular Forum.

    Współpraca

    Obsługa konferencji prasowych

    Zapraszamy do współpracy przy organizacji konferencji prasowych. Nasz doświadczony i kompetentny zespół sprosta każdej realizacji. Dysponujemy nowoczesnym, multimedialnym centrum konferencyjnym i biznesowym w samym sercu Warszawy. Zapraszamy do kontaktu w sprawie oferty.

    Szkolenia

    Akademia Newserii

    Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.