• 历史方法为智能电子铺平道路
    Coner McCluskey(左)和Marty Gregg教授

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历史方法为智能电子铺平道路

8月29日

贝尔法斯特女王大学的研究学生使用了最初可以追溯到1911年的改良的实验几何,首次测量了“域壁”的精确电子特性——嵌入晶体材料中的纳米级二维薄片——它比周围的晶体本身更具导电性。它们像纳米级的电子连接一样有用,也可以被创建、破坏和移动——这为完全可重构的新设备带来了希望,这些设备能够完全改变功能,或者在损坏后自我修复。

康纳·麦克卢斯基是女王大学数学与物理学院领导这项实验的学生之一,他说:“我们现在知道,在室温下,携带电流的电子在这些畴壁内移动得非常快。它们的移动速度与石墨烯中的电子相似——石墨烯是一种神奇的材料,因其导电性能而受到称赞,其发现获得了2004年的诺贝尔奖。

“通常,当电子携带电流时,它最终会从材料中的原子中散射出去。这阻碍了电子的运动并产生了电阻。我们发现,这些畴壁中的电荷在分散之前可以移动很长一段时间——平均来说,它们移动得相当快。这一特性本身对高速电子器件非常有用,但结合域壁本身完全可移动和可重构的事实,可能会改变纳米技术的游戏规则。”

康纳补充说,虽然电子元件已经变得越来越小,但尺寸的进一步缩小已经达到了影响元件可靠性的地步。“下一代设备将需要依赖具有不同功能的材料,而移动域墙可能会为我们提供这一点。我们的发现揭示了在这些域壁中究竟发生了什么,使它们表现出它们的行为方式,而这种理解是创造可靠工作的真正域壁设备的关键。”

皇后学院数学与物理学院Marty Gregg教授评论道:“域壁研究的先驱Nava Setter教授做了一个很好的类比,描述了域壁在纳米电子学中的潜在应用。你可以把一个电路想象成一个城市,一个由建筑物组成的复杂布局,所有这些都由道路连接在一起。

类似地,电路由电子元件通过电子连接连接在一起。如果这些电子连接是由可移动的和可重构的域墙提供的,就像有能力在瞬间改变城市道路的布局,让你直接到达目的地。现在,我们开始揭示畴壁本身的真实电子性质。它们不是简单地充当连接,而是可以充当功能组件本身。坚持类比,我们可以移动和重建城市中的实际建筑,而不仅仅是它们之间的联系。”

他补充说:“有了可以重新配置或自我修复的电路,我们就可以拥有极其灵活和适应性极强的微型电子设备。这可能会对社会产生巨大的影响。例如,修复医疗植入物或轨道卫星等不容易获得的电子设备的能力,将是一个巨大的好处。”

女王大学团队与来自法国(Manuel Bibes博士)、美国(Alexei Gruverman教授)和爱尔兰共和国(Ursel Bangert教授)的团队合作。研究结果发表在《先进材料》杂志上

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