广告

两项纳米技术新突破为纳米电子学指明了方向

探索由仅四个分子制成的世界上最小的超导体,推动纳米级电子设备和超导材料的发展。

作者:Smriti Rao
Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

科学家们创造了世界上最小的超导体,由仅仅四对分子组成,宽度不到一纳米。

广告

这比针头(宽一百万纳米)小得多,更接近DNA分子(约2纳米宽)的尺寸 [《大众科学》]。

这项发明刊登在《自然·纳米技术》杂志上,

首次证明可以制造纳米级分子超导线,这些超导线可用于纳米级电子设备和能源应用 [新华社]。

超导材料允许电流零电阻通过,使其在各种行业中具有潜在用途。俄亥俄大学纳米尺度和量子现象研究所物理学教授、主要作者 Saw-Wai Hla 解释说,此前几乎不可能使用金属导体制造纳米级互连,因为电阻随着导线尺寸的减小而增加。

“纳米线会变得非常热,以至于它们会融化并损坏。焦耳热这个问题一直是实现纳米级设备的主要障碍” [新华社],Hla 说道。

为了解决这个问题,Hla 和他的同事们创造了名为 (BETS)2-GaCl4 的有机盐分子,并将其放置在银表面。然后他们必须将分子的温度降至约 10 开尔文(-442 华氏度)。通过扫描隧道光谱学,科学家们观察到不同长度的分子链中的超导性,这提高了大规模生产纳米级电子电路的可能性。虽然消费电子产品显然不能在如此极端的低温下运行,但可以制造微小超导线的新闻仍有望推动纳米级电子学的发展。纳米技术领域还有更多令人兴奋的消息,因为两个由纳米级部件制成的运动驱动纳米发电机原型也在《自然·纳米技术》(pdf) 中公布 [《自然·纳米技术》]。其中一个扁平的、回形针大小的“纳米发电机”据说能产生与一节 AA 电池一样多的能量,这让研究人员提出,将来,只需将 iPod 放在口袋里走路就可以为其充电,而你心脏的跳动就可以为便携式血压传感器供电。

[《科学快报》]

这两个设备由佐治亚理工学院的材料科学家王中林和他的同事们在亚特兰大制造,都是塑料封装的纳米发电机,其主要组件是

所谓的纳米线,由结晶氧化锌制成,这是一种压电材料,可以将机械应力转化为能量。每根纳米线有几百纳米厚(比大多数细菌长) [《科学快报》]。

广告

在一个设备中,纳米线看起来像一排钉床,夹在导电材料层之间。当这个设备被挤压时,机械应力会转化为微小的能量。在第二个更强大的纳米发电机中,科学家们能够产生超过 1.26 伏的电压——

——比之前的纳米发电机原型高出约 60 倍,接近标准碱性电池的 1.5 伏 [《科学快报》]。

广告

研究人员表示,纳米发电机可以用于,例如,一个运动驱动传感器网络。王说:“在您的房子里,您可以安装数百个几乎看不见的传感器来检测火灾、洪水、有毒气体泄漏,甚至窃贼……如果出现问题,传感器将无线传输数据到计算机,您永远不必充电、插电或更换电池”

[《科学快报》]。

然而,这样的方案仍遥遥无期。王和他的团队目前正在努力提高这些设备的功率和电荷保持能力。相关内容:80拍:纳米技术的两种新超能力:海水淡化和癌症治疗 80拍:奔腾的石墨烯!IBM 新型晶体管以创纪录的速度工作 80拍:只需一份血液样本和20分钟,纳米传感器就能检测癌症 80拍:纳米银对微生物造成伤害——可能也对鱼类造成伤害 80拍:科学家之争:纳米颗粒会损害人类DNA吗?

图片来源:俄亥俄大学

广告

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章