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#電子材料周報#有望實現光通路的硅基超材料
發布:lee_9124   時間:2016/2/3 20:37:31   閱讀:2819 
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電子材料一周縱覽
20160127-20160202
 
電子材料是指以電子為載體、用于制造各種電子元器件和半導體集成電路的材料,包括介電材料、半導體材料、壓電與鐵電材料、導電金屬及其合金材料、磁性材料以及其他相關材料。電子材料是現代電子工業和科學技術發展的物質基礎。電子材料的質量決定了電子元器件和半導體集成電路的性能好壞,一代電子新材料的出現將促進新一代電子產品的誕生,電子材料的發展一直受到人們的關注和重視。為此,我們推出電子材料周報,為大家呈現電子材料領域最新的研究進展。
 
1、通過應變控制鐵原子磁性

Controlling the magnetic properties of individual iron atoms 
網址:http://phys.org/news/2016-01-magnetic-properties-individual-iron-atoms.html
 
 
 
近日,來自華沙大學的研究團隊研究了通過施加足夠的應變,使鐵原子改變能譜達到雙重簡并的礠基態。這種狀態可用于存儲與加工量子信息。

不同的晶體混合時會產生應力使晶體間有壓力或拉力,微觀上較大的晶體粒子通常難以承受這么大的應力,從而造成位錯,甚至使晶體開裂。但納米晶體卻能承受這樣的應力,這是因為改變了納米晶體中原子的物理性質。華沙大學研究了半導體納米結構產生的高應變是如何影響鐵原子性質的,發現在足夠大的應變狀態下,鐵原子中電子的能譜是完全不同的,包含兩種低能量的自旋狀態。

這種新的系統被稱為鐵原子的量子點,它可以由光引發,同時,還可用于儲存及處理量子信息。相關研究結果發表在Nature Communications上。論文網址:http://www.nature.com/ncomms/2016/160128/ncomms10484/full/ncomms10484.html
 
2、石墨烯是鋰電池的“良藥”

Putting silicon 'sawdust' in a graphene cage boosts battery performance
網址:http://phys.org/news/2016-01-silicon-sawdust-graphene-cage-boosts.html
 
  
 
利用硅作為鋰離子電池的正極,充電時較其他正極材料可提高10倍的存儲能量,并使電池更為輕巧,但是需要解決的問題是在充電時,硅顆粒易膨脹、破裂及粉碎,同時易與電解液反應產生涂層,從而降低性能。

來自斯坦福大學以及美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究者們想出了一個方法來解決這些問題,即讓每個硅顆粒周圍包裹上一個由石墨烯制成的可調節籠。研究者們設計了一個簡單的三步合成法來建造合適大小的石墨烯籠,這個石墨烯籠既有合適的空間能使硅顆粒在充電時能膨脹,也足夠封閉在顆粒破碎時使各個碎片緊密結合在一起,從而在高容量下也能繼續工作。同時這個籠也阻止了硅顆粒與電解液的反應。

相關研究結果發表在Nature Energy上。論文網址:http://www.nature.com/articles/nenergy201529
 
3、第一個自組裝超導體問世

Researchers create first self-assembled superconductor
網址:http://phys.org/news/2016-01-self-assembled-superconductor.html
 
 
 
上圖顯示分別是超導懸浮磁鐵,納米材料模擬和電子顯微鏡圖像
 
康奈爾大學的威斯納集團已經合成了第一個嵌段共聚物的納米超導材料,創建了三維螺旋形的超導體。
該集團首先建立兩個交織在一起的螺旋形Nb2O5網絡結構,然后通過在空氣中加熱到450度除去其中一個。在這個過程中,生成的氮化鈮自組裝成多孔三維螺旋形結構,基于表面空間分為兩個單元,滲透并包含各種螺旋和毛孔,超導材料結構尺寸大約10納米,這使得形成的超導體性質獨特。
研究人員表示,這些有機嵌段共聚物材料可以幫助生產全新的超導結構和復合材料。該研究結果發表在 Science Advances上,論文網址:
http://advances.sciencemag.org/content/2/1/e1501119 
 
4、讀懂太陽磁場

Understanding the magnetic sun
網址:http://phys.org/news/2016-01-magnetic-sun.html
 
 
 
太陽表面活動所產生的不可見光是太陽耀斑和日冕物質。我們知道,太陽是一個巨大的磁體行星,當太陽劇烈運動時會產生一個超熱的帶電粒子,當帶電粒子運動時就產生了磁場,反過來也對粒子運動產生額外影響。因此太陽等離子體由此建立了一個復雜系統內的太陽等離子體流——太陽核聚變產生巨大熱量的中心,即太陽磁場。

太陽活動具有周期性,即太陽活動極小期和活動極大期,此時磁場強度也將隨之改變,這對研究太陽能材料具有很高的參考價值。
 
5、   納米片在電子設備上的應用

Nanosheet growth technique could revolutionize nanomaterial production
網址:http://phys.org/news/2016-01-nanosheet-growth-technique-revolutionize-nanomaterial.html
 
  
 
近日,威斯康星州麥迪遜的科學家們開發了一種可以制備ZnO納米片的方法,有望于應用在電子和生物醫藥裝置方面。

實驗的基本過程是在含有Zn2+的溶液中加入一種特殊的表面活性劑,表面活性劑在溶液表面形成一層單分子層,在單分子層的靠水側帶有SO2-,會吸引帶正電的Zn2+,與空氣中的氧氣一起形成只有幾個原子層厚的ZnO片。體狀ZnO是n-型半導體,而使用該種方法制備的ZnO片卻是p-型半導體,在傳感器、變頻器和光學器件中有重要應用。

目前科學家們正在嘗試用這種方法制備金和鉑納米片,下一步將是用其它材料制備納米片。
 
6、有望實現光通路的硅基超材料

Silicon-based metamaterials could bring photonic circuits
網址:http://phys.org/news/2016-01-silicon-based-metamaterials-photonic-circuits.html
 
 
 
目前在芯片中數據的傳輸和處理都是靠電子和銅線,如果可以改用光子和光纖,可以大大提高芯片的數據傳輸和處理的速度,使得體積巨大的高性能超級計算機的體積降到臺式電腦大小。但是由于芯片中的線路比光的波長還小,光無法在這么小的線路中傳輸。

近日,科學家們開發出一種透明的新型硅基超材料,這種材料可以降低光的波長,并且光在里面的傳輸速度是各向異性的,在某個方向上的傳輸速度接近真空中的光速,而在另外方向上的速度與光在硅中的速度相近,兩者相差近4倍。這個差異使得科學家可以利用“全內反射”現象,他們將這種硅基超材料涂在納米尺寸的光纖表面,從而使得光可以在納米光纖中傳輸。
 
這種材料的優點在于它們完全是由電介質材料組成的,由于光在電介質傳輸中的損耗比在金屬中的小很多,可以大大降低芯片的功率。相關研究結果發表在Nature Nanotechnology上。論文網址:
http://www.nature.com/nnano/journal/v11/n1/full/nnano.2015.304.html 


來源:材料人網
 
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