咖啡渍的形成源于咖啡独特的蒸发方式。在此过程中,液体表面张力的变化会产生流体流动,将咖啡颗粒推向液滴边缘。当液体完全蒸发后,这些颗粒就会形成环状污渍。
然而,其他液体会留下不同的图案。几年前,普林斯顿大学(位于新泽西州)一群非常敬业的工程师开始“试验”格兰威特威士忌。格兰威特威士忌自 1824 年以来(在此之前,它在苏格兰利韦特山谷的隐秘之处非法酿造)一直在苏格兰合法蒸馏。该团队发现,与咖啡不同,格兰威特在蒸发时会留下几乎完全均匀的污渍。
现在,南卡罗来纳大学的金进士(Jinsun Kim)及其同事在此发现的基础上,制造了电子元件,其中一层完全由格兰威特威士忌蒸发沉积而成。他们表示,他们的这种方法有可能使电子产品制造更加环保和可持续。
液态阳光
当普林斯顿团队 公布他们的发现 时,他们认为格兰威特独特的性质源于其浓缩的乙醇和水混合物,以及其中含有的独特聚合物和表面活性剂的成分。这些成分在液体蒸发过程中复杂的相互作用,使得颗粒均匀分布,从而形成均匀的污渍。
金进士及其同事推断,这一层一定是绝缘体,因此他们开始试验,看它是否可以替代电子元件中传统的绝缘层。
这些绝缘层通常由二氧化硅等材料制成,需要使用电场将其溅射到表面。“用威士忌沉积物取代传统的无机材料(如二氧化硅)在简化制造工艺方面具有明显的优势,”他们说道。
在这种情况下,电子设备是忆阻器——一种具有记忆功能的电阻器,是与电阻器、电感器和电容器并列的四种基本电子元件之一。忆阻器在设备中的应用仍然很少见,它直到 20 世纪 70 年代才被提出。
忆阻器的结构很简单。在这种情况下,它们由两层导电层组成,分别是钴和银,中间由一层绝缘层隔开,在此例中为格兰威特威士忌沉积层。
当在设备两端施加电压时,由于非导电威士忌层的高电阻,最初只有很少的电流流过。然而,电场会导致银原子迁移到威士忌层中,并最终形成导电细丝。
银服务
此时,随着设备电阻的降低,电流开始流动。然后,当电压降低时,电阻最初保持低位,直到电场迫使银原子回到原来的位置,破坏银细丝。这会导致电阻再次下降。
循环施加电压会导致这个过程重复。结果是一个滞后曲线,在每个周期中,它保留了前一个电流的记忆。
这项工作的主要进展是表明,通过用格兰威特威士忌覆盖设备并让其蒸发,可以轻松地制造出均匀的非导电层。“制造的单元已显示出可靠的开关行为和非挥发性信息存储能力,”金进士及其同事说道。
事实上,该团队推测,滞后曲线的特点取决于用于制造绝缘层的酒精类型。“我们推测,结合质谱分析和其他新颖技术,忆阻效应和相关的滞后响应可以提供酒精饮料的标志性电子信号,”他们说道。
他们甚至尝试在格兰威特蒸发前对其进行稀释,并观察到了“阈值电压与稀释程度之间的相关性”。
由此产生的忆阻器具有各种潜在应用,例如在随机数发生器和神经网络中。
这是一种全新的、更具可持续性的制造电子元件的方法的有趣原理验证演示。“我们对忆阻器活性的发现,暗示了定制有机薄膜的新功能,以及电子设备的工业规模绿色制造,”金进士及其同事说道。
目前尚不清楚苏格兰格兰威特威士忌的制造商对他们古老产品的这种新用途有何看法。














