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看电子如何在新材料中“旅行”
编辑:admin    发布时间:2016-03-16

 

本期快讯:量子计算机;看电子如何在新材料中“旅行”;不考虑电阻将夸大有机半导体的性能;大大降低计算机耗能的磁性芯片;三维多孔中空铜纤维电极;高效还原CO2;磁性储存器革命;新型石墨烯传感器;新型燃料电池——石墨烯包裹的纳米晶体。电子材料的质量决定了电子元器件和半导体集成电路的性能好坏,一代电子新材料的出现将促进新一代电子产品的诞生,电子材料的发展一直受到人们的关注和重视。今天电子电工材料周报组邀您一起来看看电子材料领域最新的研究进展。

1、量子计算机

量子计算机不同于传统计算机,它是基于量子比特的生成和处理的。Morandotti教授一直致力于将量子器件和现有技术相互兼容的研究,他的研究团队设计的芯片满足价格低、兼容、可扩展等特点。该研究团队利用芯片上的光学频率梳在第一时间产生多个纠缠态的量子比特。这是第一次有人证明纠缠态的多光子和双光子量子能够同时产生。

这将革新光学量子技术,同时兼容现在的半导体芯片技术。

该论文已在 Science上发表。

2、看电子如何在新材料中“旅行”

来自普林斯顿大学的研究人员发现在一个奇怪的新晶体中,电子可以通过特殊的导电通道进入晶体的深处,而不像大多数电子会在材料表面运动。这种新材料被称为Weyl半金属,既能导电,又能绝缘。该研究团队将继续致力于研究这些电子的行为,下一步,他们将观察其他晶体是否有这些行为。这有可能革新电子技术。

该论文已在 Science上发表。

3、大大降低计算机耗能的磁性芯片

为了使计算机的运行速度更快,需要耗费更多的能量,这也将导致计算机芯片温度升高,更有甚者还会致使芯片熔化。近日来自加利福尼亚大学的研究者们在研究节能计算机上有了重大突破,表明磁性芯片将有助于降低耗能。这种芯片的突破可使计算机耗能降低到目前计算机所耗能量的百万分之一。这将在未来移动设备上发挥其重要的作用。

相关研究成果发表在Science Advances上。

4、不考虑电阻将夸大有机半导体的性能
来自美国国家标准和技术研究院(NIST)、威克森林大学和宾州州立大学的研究团队发现,对于其他晶体管而言,电阻可能并不是一个必须要考虑的因素,但对于有机半导体,忽略电阻,将会致使在估计其电子移动速率及载流子迁移速率上,得到的结果会比实际结果要夸大10倍以上。因此,为精确判断有机半导体性能,需要将电阻纳入影响因素范围内。

相关研究成果发表在Nature Communications上。

5、三维多孔中空铜纤维电极,高效还原CO2
Twente大学的科学家们开发出了一种多孔中空铜纤维电极,能够高效地将CO2转化为CO。该电极的一个重要创新就是气体、流体和铜颗粒之间的优化界面,为反应提供了一个巨大的表面积,可以有效的补充CO2和去除产生的CO,从而提高了反应的效率。这种多孔中空铜纤维的制备方法是:将小的铜颗粒添加到聚合物溶液中去,再利用热处理去除纤维和融化部分的铜颗粒,得到铜氧化物纤维,最终在高温下利用氢气还原得到铜纤维。

6、磁性储存器革命
磁阻式随机存取内存(MRAM)通过巧妙地利用电子的自旋,存储器中的信息可以储存很长时间。在磁阻式随机存取内存中,信息是通过磁性材料的电流沿电子自旋的方向发送的。在这过程中需要大量的电流,这一现象限制了内存的发展。Henk Swagten教授所在的研究小组发明了一种革命性的方法,他们使用脉冲电流让电子以正确的自旋传送信息,这使得信息的传送更加迅速并且有效率。研究人员表示,该项发明有望对未来使用的超快MRAM起到重大的推动作用。

相关论文已在Nature Communications杂志发表。

7、新型石墨烯传感器

东京大学的科研人员与美国同行合作,开发出一种透明、可弯曲并且灵敏的nanofiber-type压力传感器。该传感器包含有有机晶体管、电子开关以及对压力灵敏的纳米纤维结构。科研人员在有弹性的高聚物中添加碳纳米管和石墨烯来制备出300nm至700nm的纳米纤维,这些纤维缠绕在一起形成了一种透明、纤薄的多孔结构。研究人员介绍,该传感器可测量分布在球形表面的压力,即使半径为80微米,其仍能保持较高的精确度。该传感器可应用在卫生保健等领域得到应用。

8新型燃料电池——石墨烯包裹的纳米晶体

美国伯克利实验室的研究人员已经开发出了一种新型材料的氢燃料电池。研究人员在吸收氢的镁纳米晶粒周围加一层原子厚度的石墨烯片,使得氢燃料电池在一些关键领域具有一些特殊的性能。石墨烯包裹的纳米晶体主要利用其微小的、天然的孔洞来阻碍氧气、水分子以及一些污染物,而允许较小的氢原子通过。这使得新型燃料电池成功地克服了金属储氢中的金属降解问题。

相关研究结果已经发表在Nature Communications上。


 



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