阿贡科学家仅通过改变其形状就可以改变材料特性
通过将电子和离子的传输限制在图案化薄膜中，科学家们找到了一种潜在地增强材料性能设计下一代电子产品的方法。研究成果发表在 ASC Nano 上。
美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室的科学家们发现，当被称为二氧化钛的金属氧化物薄膜形状受到限制时，会在该薄膜中出现一种新型波形。将材料限制在边界内的行为，可以改变材料的特性以及分子运动。
在二氧化钛的情况下，它导致电子以独特的模式相互干扰，从而增加了氧化物的导电性或导电程度。这一切都发生在中尺度上，在这个尺度上科学家可以看到量子效应以及电子和分子的运动。
总而言之，这项工作为科学家们提供了关于原子、电子和其他粒子在量子水平上的行为方式的更多见解。这些信息可以帮助设计新材料。
改变几何形状以改变材料属性
通常，当向二氧化钛等氧化物施加电流时，电子以简单的波形流过材料。与此同时，离子——或带电粒子——也会四处移动。这些过程产生了材料的电子传输特性，例如导电性和电阻，这些特性在下一代电子产品的设计中得到了利用。
首先，研究人员制作了二氧化钛薄膜，然后在其上设计了一个图案。图案中的孔仅相隔 10 到 20 纳米。在二氧化钛的情况下，该图案导致电子波相互干扰，从而导致氧化物导电更多。
干涉图基本上将氧或离子固定在通常会在二氧化钛等材料中移动的位置。研究人员发现将它们固定到位对于获得这些波的建设性干扰很重要或必要。
研究人员使用两种技术研究了电导率和其他特性：电子全息和电子能量损失光谱。为此，他们利用美国能源部科学用户设施办公室阿贡纳米材料中心 (CNM) 的资源来制造样品并进行一些测量。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com
未来应用
未来，如果研究人员能够更好地了解导致电导率增加的原因，他们就有可能找到控制电学或光学特性的方法，并将这些信息用于量子信息处理。也可用于扩展我们对可以转换电阻的材料的理解。
这项研究由美国能源部科学办公室的基础能源科学计划资助。
