Drexelin yliopiston teknillisessä korkeakoulussa on kehitetty ohutkalvo, joka voi mullistaa radiolaitteiden - älypuhelimien, läppärien ja muiden - tietoturvan. Kalvo voi estää sähkömagneettisen säteilyn pääsyn laitteeseen. Tarvittaessa kalvo voidaan kytkeä pois päältä, kun laite tarvitsee esimerkiksi yhteyden verkkoon.
Kalvomateriaaleja kutsutaan nimellä MXene. Drexelin tutkijat osoittivat, että hieman yli vuosikymmen sitten löydetyt kaksiulotteiset kerrostetut MXene-materiaalit voidaan yhdistää elektrolyyttiliuokseen. Näin saadaan tehokas aktiivinen suoja sähkömagneettisia aaltoja vastaan. Innovaatio on esitelty tuoreessa Nature Nanotechnology -lehdessä.
Tohtori Yuri Gogotsin mukaan sähkömagneettisen aallon häirinnän dynaaminen ohjaus on ollut merkittävä teknologinen haaste gigahertsitaajuuksilla toimivien elektronisten laitteiden ja monien muiden viestintätekniikoiden suojaamisessa. - Kun teollisuudessa ja yksityisellä sektorilla käytössä olevien langattomien laitteiden määrä on suorastaan räjähtänyt viimeisen vuosikymmenen aikana, tämän haasteen kiireellisyys on kasvanut vastaavasti. Tästä syystä innovaatiollamme voi olla laaja vaikutus.
MXene on ainutlaatuinen materiaali siinä mielessä, että se on erittäin johtava. Näin se sopii täydellisesti heijastamaan mikroaaltosäteilyä, joka voi aiheuttaa staattista jännitettä, palautetta tai heikentää viestintälaitteiden suorituskykyä. Samalla sen sisäistä kemiallista rakennetta voidaan myös väliaikaisesti muuttaa, jotta sähkömagneettiset aallot voivat kulkea kalvon läpi.
Tämä tarkoittaa, että laitteen tai sähkökomponenttien ohut pinnoite estää niitä sekä lähettämästä sähkömagneettisia aaltoja että vastaanottamasta muun elektroniikan lähettämiä aaltoja. Jos laitteen halutaan olevan yhteydessä nettiin, MXene-kalvoon voidaan kohdistaa pieni jännite. Sen avulla ionit tunkeutuvat MXene-kerrosten väliin muuttaen niiden pinnan varausta ja aiheuttaen sähköstaattista vetovoimaa, mikä muuttaa materiaalin kerrosväliä, johtavuutta ja suojaustehokkuutta. Kun virta katkaistaan, MXene-kerrokset palaavat alkuperäiseen tilaansa.
Gogotskin johtama tiimi testasi 10 erilaista MXene-elektrolyyttiyhdistelmää ja levitti kutakin maalisumuttimella kerrokseksi, joka oli noin 30-100 kertaa ohuempi kuin ihmisen hius. Materiaalit osoittivat johdonmukaisesti suojauksen tehokkuuden dynaamista viritettävyyttä mikroaaltosäteilyn estämisessä, mikä on mahdotonta perinteisille metalleille, kuten kupari ja teräs. Kalvo säilytti suorituskykynsä yli 500 lataus-purkaussyklin ajan.
