具有DNA雙螺旋結構的新型半導體

材料牛注:對半導體的印象還停留在砷化鎵和磷化銦？是時候開發新的無毒廉價半導體材料了！德國慕尼黑工業大學的研究人員發現了一種包含錫、碘、磷三種成分的半導體材料（SnIP），具有DNA雙螺旋結構，極其柔軟靈活，可以做成幾個納米的大小，同時具有較好的高溫穩定性。現在，該研究團隊已經申請了專利，正期待著某家公司能將其實現工業化生產。讓我們一起來了解一下吧！

DNA在納米器件中的應用，主要是使其表現出半導體性質。但是，假如我們可以制備出一種具有DNA某些性質（包括靈活性）的無機半導體，將會怎樣呢？

電子領域的專家即將給出答案。慕尼黑工業大學（Technical University of Munich，簡稱TUM）的研究人員發現了一種類似于DNA雙螺旋結構的無機半導體材料。這種材料包含了錫、碘、磷三種成分，因此將其命名為SnIP。這三種組分形成了SnIP的雙螺旋結構。

該研究團隊將此成果發表于期刊Advanced Materials。文章中提到，原子在厘米尺度的纖維上排列成雙螺旋結構，使得這種材料可以進一步被分成許多束。在實驗室里，TUM的研究人員可以將纖維做成盡可能小的5對螺旋束，僅有幾納米粗。研究人員相信將纖維做成這種尺寸可以滿足一系列納米電子器件方面的應用。

當然，可用作半導體意味著SnIP具有固有的帶隙。但是，不同于其他無機半導體的是，SnIP具有雙螺旋結構的極度靈活性。

TUM的Tom Nilges教授（該研究團隊的負責人）在一次發布會上說道：“半導體性質和機械靈活性的結合使這種材料可以被用在很多應用上。與有機太陽能電池相比，我們希望通過無機材料能夠實現更高的穩定性。例如，SnIP在接近500℃時仍能保持穩定。”

同時，該研究的一個重大突破是能夠擴大雙螺旋結構材料的生產規模，使其達到毫克以上。

“據我所知，這是第一次制備出克級的雙螺旋材料。我們可以在一個簡單的固相反應中通過氣相制備出克級的樣品。固相制備在工業上并不陌生，因此我確信任何一家公司都可以制備出這種材料。”TUM的Tom Nilges教授（該研究團隊的負責人）在一次發布會上說道。

Nilges解釋道，“SnIP的制備很簡單，且不含有毒成分。SnIP中的所有成分都比鎵、銦、砷來源豐富且易得。”磷化銦和砷化鎵是目前用于電腦芯片的最主要的半導體材料，但它們都含有有毒成分，且價格昂貴。

Nilges指出，該生產過程可以直接在最后合成純物質，不像碳納米管那樣不容易形成純相。

TUM的研究人員已經就SnIP的合成與可能的應用（包括柔性半導體器件、太陽能電池、熱電設備和水分離）申請了專利。

Nilges補充道：“一旦有哪家公司對這種材料感興趣，這些應用就可以得以實現。用實驗室的設備大概需要1-2年的時間。因此，我們現在正在尋找有意向的公司進行合作。一旦實現工業化，時間可以大大縮短。”

原文鏈接：Novel Semiconductor Has Double-Helix Structure of DNA。

文獻連接：Inorganic Double Helices in Semiconducting SnIP。

本文由編輯部楊超提供素材，黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。