#電子材料周報#看電子如何在新材料中“旅行”

電子材料一周縱覽第032期
20160309-20160315

本期快訊：量子計算機；看電子如何在新材料中“旅行”；不考慮電阻將夸大有機半導體的性能；大大降低計算機耗能的磁性芯片；三維多孔中空銅纖維電極；高效還原CO2；磁性儲存器革命；新型石墨烯傳感器；新型燃料電池——石墨烯包裹的納米晶體。電子材料的質量決定了電子元器件和半導體集成電路的性能好壞，一代電子新材料的出現將促進新一代電子產品的誕生，電子材料的發展一直受到人們的關注和重視。今天電子電工材料周報組邀您一起來看看電子材料領域最新的研究進展。

1、量子計算機
Team takes giant step forward in generating optical qubits

量子計算機不同于傳統計算機，它是基于量子比特的生成和處理的。Morandotti教授一直致力于將量子器件和現有技術相互兼容的研究，他的研究團隊設計的芯片滿足價格低、兼容、可擴展等特點。該研究團隊利用芯片上的光學頻率梳在第一時間產生多個糾纏態的量子比特。這是第一次有人證明糾纏態的多光子和雙光子量子能夠同時產生。

這將革新光學量子技術，同時兼容現在的半導體芯片技術。

該論文已在?Science上發表。

2、看電子如何在新材料中“旅行”
Down the rabbit hole: How electrons travel through exotic new material

來自普林斯頓大學的研究人員發現在一個奇怪的新晶體中，電子可以通過特殊的導電通道進入晶體的深處，而不像大多數電子會在材料表面運動。這種新材料被稱為Weyl半金屬，既能導電，又能絕緣。該研究團隊將繼續致力于研究這些電子的行為，下一步，他們將觀察其他晶體是否有這些行為。這有可能革新電子技術。

該論文已在?Science上發表。

3、大大降低計算機耗能的磁性芯片
Experiment shows magnetic chips could dramatically increase computing's energy efficiency

為了使計算機的運行速度更快，需要耗費更多的能量，這也將導致計算機芯片溫度升高，更有甚者還會致使芯片熔化。近日來自加利福尼亞大學的研究者們在研究節能計算機上有了重大突破，表明磁性芯片將有助于降低耗能。這種芯片的突破可使計算機耗能降低到目前計算機所耗能量的百萬分之一。這將在未來移動設備上發揮其重要的作用。

相關研究成果發表在Science Advances上。

4、不考慮電阻將夸大有機半導體的性能
Overlooked resistance may inflate estimates of organic-semiconductor performance

來自美國國家標準和技術研究院(NIST)、威克森林大學和賓州州立大學的研究團隊發現，對于其他晶體管而言，電阻可能并不是一個必須要考慮的因素，但對于有機半導體，忽略電阻，將會致使在估計其電子移動速率及載流子遷移速率上，得到的結果會比實際結果要夸大10倍以上。因此，為精確判斷有機半導體性能，需要將電阻納入影響因素范圍內。

相關研究成果發表在Nature Communications上。

5、三維多孔中空銅纖維電極，高效還原CO2
Highly efficient hollow copper electrodes developed

Twente大學的科學家們開發出了一種多孔中空銅纖維電極，能夠高效地將CO2轉化為CO。該電極的一個重要創新就是氣體、流體和銅顆粒之間的優化界面，為反應提供了一個巨大的表面積，可以有效的補充CO2和去除產生的CO，從而提高了反應的效率。這種多孔中空銅纖維的制備方法是：將小的銅顆粒添加到聚合物溶液中去，再利用熱處理去除纖維和融化部分的銅顆粒，得到銅氧化物纖維，最終在高溫下利用氫氣還原得到銅纖維。

6、 磁性儲存器革命
"Bending Current" Revolutionizes Magnetic Memory

磁阻式隨機存取內存（MRAM）通過巧妙地利用電子的自旋，存儲器中的信息可以儲存很長時間。在磁阻式隨機存取內存中，信息是通過磁性材料的電流沿電子自旋的方向發送的。在這過程中需要大量的電流，這一現象限制了內存的發展。Henk Swagten 教授所在的研究小組發明了一種革命性的方法，他們使用脈沖電流讓電子以正確的自旋傳送信息，這使得信息的傳送更加迅速并且有效率。研究人員表示，該項發明有望對未來使用的超快MRAM起到重大的推動作用。

相關論文已在Nature Communications雜志發表。

7、新型石墨烯傳感器
Flexible, Transparent Graphene Pressure Sensor Developed

東京大學的科研人員與美國同行合作，開發出一種透明、可彎曲并且靈敏的 nanofiber-type壓力傳感器。該傳感器包含有有機晶體管、電子開關以及對壓力靈敏的納米纖維結構。科研人員在有彈性的高聚物中添加碳納米管和石墨烯來制備出300nm至700nm的納米纖維，這些纖維纏繞在一起形成了一種透明、纖薄的多孔結構。研究人員介紹，該傳感器可測量分布在球形表面的壓力，即使半徑為80微米，其仍能保持較高的精確度。該傳感器可應用在衛生保健等領域得到應用。

8 新型燃料電池——石墨烯包裹的納米晶體
New fuel cell design powered by graphene-wrapped nanocrystals

美國伯克利實驗室的研究人員已經開發出了一種新型材料的氫燃料電池。研究人員在吸收氫的鎂納米晶粒周圍加一層原子厚度的石墨烯片，使得氫燃料電池在一些關鍵領域具有一些特殊的性能。石墨烯包裹的納米晶體主要利用其微小的、天然的孔洞來阻礙氧氣、水分子以及一些污染物，而允許較小的氫原子通過。這使得新型燃料電池成功地克服了金屬儲氫中的金屬降解問題。

相關研究結果已經發表在Nature Communications上。

本期周報由材料人電子電工材料學習小組火星蘭、大黑天、ZZZZ、樹苗等人編寫。