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#电子材料周报#有望实现光通路的硅基超材料
发布:lee_9124   时间:2016/2/3 20:37:31   阅读:926 
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电子材料一周纵览
20160127-20160202
 
电子材料是指以电子为载体、用于制造各种电子元器件和半导体集成电路的材料,包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料以及其他相关材料。电子材料是现代电子工业和科学技术发展的物质基础。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。为此,我们推出电子材料周报,为大家呈现电子材料领域最新的研究进展。
 
1、通过应变控制铁原子磁性

Controlling the magnetic properties of individual iron atoms 
网址:http://phys.org/news/2016-01-magnetic-properties-individual-iron-atoms.html
 
 
 
近日,来自华沙大学的研究团队研究了通过施加足够的应变,使铁原子改变能谱达到双重简并的礠基态。这种状态可用于存储与加工量子信息。

不同的晶体混合时会产生应力使晶体间有压力或拉力,微观上较大的晶体粒子通常难以承受这么大的应力,从而造成位错,甚至使晶体开裂。但纳米晶体却能承受这样的应力,这是因为改变了纳米晶体中原子的物理性质。华沙大学研究了半导体纳米结构产生的高应变是如何影响铁原子性质的,发现在足够大的应变状态下,铁原子中电子的能谱是完全不同的,包含两种低能量的自旋状态。

这种新的系统被称为铁原子的量子点,它可以由光引发,同时,还可用于储存及处理量子信息。相关研究结果发表在Nature Communications上。论文网址:http://www.nature.com/ncomms/2016/160128/ncomms10484/full/ncomms10484.html
 
2、石墨烯是锂电池的“良药”

Putting silicon 'sawdust' in a graphene cage boosts battery performance
网址:http://phys.org/news/2016-01-silicon-sawdust-graphene-cage-boosts.html
 
  
 
利用硅作为锂离子电池的正极,充电时较其他正极材料可提高10倍的存储能量,并使电池更为轻巧,但是需要解决的问题是在充电时,硅颗粒易膨胀、破裂及粉碎,同时易与电解液反应产生涂层,从而降低性能。

来自斯坦福大学以及美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究者们想出了一个方法来解决这些问题,即让每个硅颗粒周围包裹上一个由石墨烯制成的可调节笼。研究者们设计了一个简单的三步合成法来建造合适大小的石墨烯笼,这个石墨烯笼既有合适的空间能使硅颗粒在充电时能膨胀,也足够封闭在颗粒破碎时使各个碎片紧密结合在一起,从而在高容量下也能继续工作。同时这个笼也阻止了硅颗粒与电解液的反应。

相关研究结果发表在Nature Energy上。论文网址:http://www.nature.com/articles/nenergy201529
 
3、第一个自组装超导体问世

Researchers create first self-assembled superconductor
网址:http://phys.org/news/2016-01-self-assembled-superconductor.html
 
 
 
上图显示分别是超导悬浮磁铁,纳米材料模拟和电子显微镜图像
 
康奈尔大学的威斯纳集团已经合成了第一个嵌段共聚物的纳米超导材料,创建了三维螺旋形的超导体。
该集团首先建立两个交织在一起的螺旋形Nb2O5网络结构,然后通过在空气中加热到450度除去其中一个。在这个过程中,生成的氮化铌自组装成多孔三维螺旋形结构,基于表面空间分为两个单元,渗透并包含各种螺旋和毛孔,超导材料结构尺寸大约10纳米,这使得形成的超导体性质独特。
研究人员表示,这些有机嵌段共聚物材料可以帮助生产全新的超导结构和复合材料。该研究结果发表在 Science Advances上,论文网址:
http://advances.sciencemag.org/content/2/1/e1501119 
 
4、读懂太阳磁场

Understanding the magnetic sun
网址:http://phys.org/news/2016-01-magnetic-sun.html
 
 
 
太阳表面活动所产生的不可见光是太阳耀斑和日冕物质。我们知道,太阳是一个巨大的磁体行星,当太阳剧烈运动时会产生一个超热的带电粒子,当带电粒子运动时就产生了磁场,反过来也对粒子运动产生额外影响。因此太阳等离子体由此建立了一个复杂系统内的太阳等离子体流——太阳核聚变产生巨大热量的中心,即太阳磁场。

太阳活动具有周期性,即太阳活动极小期和活动极大期,此时磁场强度也将随之改变,这对研究太阳能材料具有很高的参考价值。
 
5、   纳米片在电子设备上的应用

Nanosheet growth technique could revolutionize nanomaterial production
网址:http://phys.org/news/2016-01-nanosheet-growth-technique-revolutionize-nanomaterial.html
 
  
 
近日,威斯康星州麦迪逊的科学家们开发了一种可以制备ZnO纳米片的方法,有望于应用在电子和生物医药装置方面。

实验的基本过程是在含有Zn2+的溶液中加入一种特殊的表面活性剂,表面活性剂在溶液表面形成一层单分子层,在单分子层的靠水侧带有SO2-,会吸引带正电的Zn2+,与空气中的氧气一起形成只有几个原子层厚的ZnO片。体状ZnO是n-型半导体,而使用该种方法制备的ZnO片却是p-型半导体,在传感器、变频器和光学器件中有重要应用。

目前科学家们正在尝试用这种方法制备金和铂纳米片,下一步将是用其它材料制备纳米片。
 
6、有望实现光通路的硅基超材料

Silicon-based metamaterials could bring photonic circuits
网址:http://phys.org/news/2016-01-silicon-based-metamaterials-photonic-circuits.html
 
 
 
目前在芯片中数据的传输和处理都是靠电子和铜线,如果可以改用光子和光纤,可以大大提高芯片的数据传输和处理的速度,使得体积巨大的高性能超级计算机的体积降到台式电脑大小。但是由于芯片中的线路比光的波长还小,光无法在这么小的线路中传输。

近日,科学家们开发出一种透明的新型硅基超材料,这种材料可以降低光的波长,并且光在里面的传输速度是各向异性的,在某个方向上的传输速度接近真空中的光速,而在另外方向上的速度与光在硅中的速度相近,两者相差近4倍。这个差异使得科学家可以利用“全内反射”现象,他们将这种硅基超材料涂在纳米尺寸的光纤表面,从而使得光可以在纳米光纤中传输。
 
这种材料的优点在于它们完全是由电介质材料组成的,由于光在电介质传输中的损耗比在金属中的小很多,可以大大降低芯片的功率。相关研究结果发表在Nature Nanotechnology上。论文网址:
http://www.nature.com/nnano/journal/v11/n1/full/nnano.2015.304.html 


来源:材料人网
 
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