未来电子产品巨大进步:研究人员发现控制纳米级材料导电性的新方法

未来电子产品巨大进步:研究人员发现控制纳米级材料导电性的新方法

挪威科技大学(NTNU)的研究人员发现了一种全新的方法检查氧化物材料的电子性能,找到控制纳米级材料导电性的新方法。这为微小元件,或环境可持续电子产品打开了大门。

“我们找到了一种全新方法来控制纳米级材料导电性,”NTNU材料科学与工程系的Dennis Meier教授说。

新方法最好的一个方面是,它不会像以前的方法那样干扰材料的其他特性。这使得在同一种材料中结合不同的功能成为可能,这对纳米级技术来说是一个重要的进步。

这个项目是由NTNU运行的,涉及到几个部门的人员。项目进行受益于纳米实验室和TEM(透射电子显微镜)双子座中心等关键设施。

未来电子产品巨大进步:研究人员发现控制纳米级材料导电性的新方法
在原子水平上使用“​​隐藏”缺陷可以改变材料的电导率,同时还能保持其结构完整性。

自然材料》杂志上的一篇新文章探讨了这一发现。该研究甚至在出版前就已经引起国际关注。

该领域的顶尖专家在8月的《自然材料》杂志上讨论了这一发现所提供的可能性。

我们很少去思考打开灯泡或使用电器背后的技术。在微观尺度上控制带电粒子只是日常生活的一部分。

但在更小的纳米尺度上,科学家们现在已经能够操纵电子流。这为计算机和手机中几乎不耗电的更小组件提供了可能性。

然而,一个基本问题仍然存在。你可以模拟纳米级电子元件,但一些最有前途的概念似乎是相互排斥的。这意味着你无法将多个组件结合起来创建一个网络。

“利用量子现象需要极高的精度,以在改变材料的化学结构的同时保持材料中不同物质的正确比例,如果您想创建人造突触来模拟神经通路的特性(这是我们从生物学中了解的特性),则这是必需的”,Meier说。

跨学科合作

在Meier教授的领导下,部门间的合作努力通过开发一种新方法成功地规避了其中的一些问题。新方法是基于在原子水平上利用“隐藏”的不规则现象,即所谓的反弗伦克尔缺陷。

研究人员已经成功地创造了这种缺陷,从而使绝缘材料成为导电材料。

材料缺陷与其各种特性有关。然而,反弗伦克尔缺陷可以以这样的方式进行操作,即导电性的变化不会影响材料实际结构,也不会改变其他材料属性,如磁性和铁电性。

保持结构的完整性,就有可能用同一种材料设计多功能器件。这是迈向纳米级新技术的一大步。

新方法的另一个优点是,研究人员可以使用简单的热处理就可以擦除纳米级的组件。然后,您可以随后更改或升级材料中的组件。

Meier说:“也许我们可以更长久地使用我们的电子产品,而不必回收或丢弃它们。我们可以升级设备。从根本上讲,这对环境更加友好。有望为我们提供更环保的未来。”

团队已经在计划进一步尝试组合不同组件。这项工作将由NTNU材料科学与工程系的FACET小组进行。

这项研究得到了欧洲研究委员会的支持。

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