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国外集锦

2013-03-20 10:04:49

德国加拿大名校联合研发新型锂-硫电池取得重大进展

    德国慕尼黑大学和加拿大滑铁卢大学的研究人员,联合研发新型锂-硫电池取得重大进展。研究人员应用纳米技术对锂-硫电池技术进行重大改进,使用碳纳米微粒构成多孔电极,使吸附硫的能力大大增强,电池达到最高的性能,未来有望替代目前的锂离子电池。  
    
-硫电池两个电极由锂电极和硫-碳电极构成,在两个电极之间进行锂离子交换,硫材料在这个系统中起重要作用。理想情况下每个硫原子可以接受两个锂离子,由于硫的重量轻,是一种非常理想的储能材料,同时硫本身不导电,因此在充放电过程中电子不易迁移流失。    
    
此项研发成果的关键是,研发人员将硫材料制成了表面积尽可能大的能接受电子的电极材料,同时又将其与导电的基体材料对接。为此,科研人员用碳纳米微粒制成一种多孔结构的支架,这种碳纳米微粒多孔结构具有十分独特的表面性能,其空隙率达到2.32立方厘米/克,比表面积达到2445平方米/克,也即在一小块方糖大小的材料中具有与10个网球场相当的表面积。在孔径只有3-6纳米的孔隙中,硫原子可以非常均匀地分布,因此几乎所有硫原子都有与锂离子接触并将锂离子接受的可能,同时这些硫原子又与具有导电性的碳材料紧密相连,因此分布在这种多孔碳纳米微粒中的硫材料具有了优良的电性能并且非常稳定,其储存电能密度达到1200mAh/克,并且循环充放电性能良好。碳纳米多孔结构还可以有效解决所谓多硫化物问题,多硫化物是电解过程的中间产物,对电池的充放电过程会产生严重影响,因为碳纳米多孔结构可以吸附这种有害中间产物,待其转化为无害的二锂硫化物后释放。 (刘念摘编)

 

美研制出迄今能耗最低的全光开关

据美国物理学家组织网53报道,美国联合量子研究所(JQI)的科学家最新研制出迄今能耗最低的一款全光开关。新开关有望成为光子学和电子学联姻的纽带,科学家们可据此研究出能工作的光电通讯协议。研究发表在《物理评论快报》杂志上。

新开关能引导光束从一个方向到达另一个方向,整个过程只需耗费120皮秒(120万亿分之一秒),而且能耗仅为90阿焦(即1×10-18焦耳),是目前能耗最低的全光开关,其能耗仅为此前日本研制出的全光开关的五分之一,是其他全光开关的百分之一。科学家们使用了波长为921纳米的近红外线,约有140个光子。

大多数电子设备的核心部件是晶体管,它是一种固体半导体器件,在其中,一个门信号被施加到附近细小的导电通路上,以此打开和关闭信息信号的传送通道。而在光子学内,固体器件全光开关既能像门一样,打开或关闭光通过附近波导的通路;也能像路由器一样,将不同方向上的光束打开或关闭。

实验由马里兰大学的埃多·沃克斯和同事在马里兰大学和国家标准与技术研究所(NIST)进行。他们使用置于共振光腔内的一个量子点(相当于一个门)制造出了该全光开关。该共振光腔是一个拥有很多小洞的光子晶体,只允许少数光波通过该晶体。量子点由铟和砷组成,仅为1纳米大小,使在其内部移动的电子只能散发出波长不连贯的光。

当光沿着附近的波导行进时,其中的一些光会进入共振光腔内,同量子点相互作用,正是这种相互作用改变了波导的传输特性。尽管140个光子都需要在波导内来产生开关行为,但其实只有6个光子做到了。

以前研制出的全光开关只能通过使用笨重的非线性晶体和高输入功率来工作。而新开关使用单个量子点和非常低的输入功率就获得了极高的非线性相互作用,不过,尽管其能耗比日本研制出的全光开关低,但日本的开关能在室温下操作,而新开关只能在40开(-233.15摄氏度)左右工作。

JQI的科学家拉诺伊·鲍斯表示,该量子点开关还不能完全算是一个光学晶体管,目前还只能使用低光子数量脉冲来调制一束光,他希望能增加(减少)打开和关闭共振腔所需要的光子数量。

不过,鲍斯也强调称,新开关预示着科学家们可以制造出一种能工作的、超快速、低能耗的芯片信号路由器。鲍斯说:最新研究表明,只需要使用6个光子的能量就能执行开关任务,以前从来没有人做到这一点;以前也没有人研制出能耗低于100阿焦的全光开关,这是基础物理学领域的一个里程碑。(刘念摘编)

 

美开发出自洁不反光纳米结构玻璃

据物理学家组织网427(北京时间)报道,玻璃最能被辨认的特点之一是能够反射光线,而美国麻省理工学院研究人员在玻璃表面创建出一种纳米结构,使其几乎消除了反射。由于它没有眩光,而且表面的水滴能如小橡胶球一样反弹,令人几乎无法辨认出这是玻璃。该研究结果刊登于美国化学会的《ACS纳米》杂志上。

该玻璃的表面结构为高1000纳米、基底宽200纳米的纳米锥阵列。研究人员采用了适于半导体的涂料和蚀刻技术的新式制造方法,先在玻璃表面涂上几个薄膜层,其中包括光阻层,然后连续蚀刻产生圆锥形状。由于生产过程简单,无需特定方法便可在玻璃或透明聚合物薄膜表面形成这种结构,只增加了极小的制造成本,该团队已经对这一生产过程申请了专利。

研究人员说,研发的灵感来自于大自然中荷叶表面构造、沙漠甲虫甲壳以及蛾的眼睛,这种新型玻璃集多种功能于一身,可自洁、防雾和防反光。虽然通过显微镜观察,玻璃表面的纳米尖锥阵列显得很脆弱,但计算表明,它们应该可以抵抗大范围的力量,包括强暴雨雨滴的敲打和直接用手指戳。研究人员希望通过廉价的制造工艺,将其应用于光学器件、智能手机和电视屏、太阳能电池板、汽车挡风玻璃,甚至建筑物的窗户屏幕。

研究人员解释说,虽然经过疏水性涂层处理,但太阳能光伏板表面仍容易积聚灰尘和污垢,6个月后效率损失可达40%,如果采用这种玻璃制造电池板,可更有效地防水,并更长久地保持面板的清洁。此外,疏水涂层不能防止反射损失,而新材料却有这个优势,由于更多的光线能透射过其表面而不被反射掉,电池板的效率将会更高。

这种新型玻璃还可应用于光学器件,比如显微镜和照相机,在潮湿的环境中工作时可具有抗反射和抗雾能力。在触摸屏设备方面,这种玻璃不仅可消除反射,还可抵挡汗渍沾污。研究人员说,如果以后其成本降到足够低,便可大规模用作车的挡风玻璃,可自清洁窗户的外表面污垢和砂砾、消除眩光、增强能见度,并防止内表面雾化。

英国牛津大学格林坦普尔顿学院高级访问研究员安德鲁·帕克评价说:据我所知,这是第一次从自然界中常见动物和植物的多功能表面学习高效制造来优化抗反射和抗雾设备。未来这种师法自然的方式很可能会构造一个更加绿色的工程学。

《科技日报》总编辑圈点:师法自然、向生物界索取蓝图,即仿生学,已成为当今重要的技术发展道路。生物体经过千百万年优胜劣汰、物竞天择的进化,具有的功能比任何人工机械都优越得多。很多科技难题,在生物界早就出现过,并在进化过程中得到了完美解决。这项成果只是仿生学在工程学和材料学层面应用的案例,如果将基因科学与仿生学结合起来,把生物体看作具有特殊能力的机器,让机器成为不能繁衍的生物体,世界会是什么样呢?这样的时代正在来临。(刘念摘编)

 

欧盟先进硅材料研究取得重大突破

    欧盟第七研发框架计划(FP7)信息通讯技术(ICT)主题资助850万欧元的研发项目HELIOS“互补金属氧化物半导体的光电子功能集成”,在近期的研究过程中取得了重大的创造性突破。由法国原子能委员会电子与信息技术实验室(CEA-Leti)科研人员领导的,欧盟成员国法国、英国和比利时科技人员共同参与的研究团队,首次研发出世界上第一个硅基材料可调谐发射器,从而迈出了整体集成硅基发射/接收器(Tranceivers)的关键一步。研究结果在近日美国洛杉矶举行的“2012光纤通讯大会上,正式对外宣布。

   
硅光子学是一项功能强大的新兴技术学科,硅光子学具备大规模制造互补金属氧化物半导体(CMOSs)光子器件的潜力,但光子器件制作目前因技术的缺乏而造价昂贵。此外,硅光子学的另一项重要障碍,是作为CMOSs基本材料的硅基光子源,制约了硅光子学的进一步发展。

   
研究团队的科研人员首先研制出一台新型调节器,利用该调节器制作出单一波长的可调谐激光器,20摄氏度温度下的临界电流20mA,调谐幅度45nm,超过调谐范围的侧模压抑率(Side Mode Suppression Ratio)大于40dB。然后,科研人员将主动发光源必须的CMOS III-V型材料嵌入到一个硅晶片上,进行同时加工处理,如此,两项加工一次性处理完成。尽管加工过程中仍然采用传统的CMOS加工工艺,但新方法可以同时直接将主动发光源嵌入到硅晶片上。

    科研人员在硅基材料上集成可调谐激光器、调节器和被动波导的能力,开辟了进一步开发硅基发射/接收器的有效途径,从而满足各方面的需求:大城市群网络、互联网接入、服务器、数据中心、高性能计算机、以及光互联,实现光通讯的彻底变革。(刘念摘编)



一种铋锑化合物特性类似石墨烯

石墨烯只有一个碳原子厚度的单层结构催生了大量有关其独特电子、光学和机械性能的研究。据物理学家组织网424报道,美国麻省理工学院的研究人员发现一种铋锑化合物具有类似石墨烯的许多不同寻常特性,在某些情况下,可以与石墨烯互补作为替换材料。

研究人员发现,铋锑薄膜材料具有多种不同的可控特性,根据环境的温度和压力,材料会加厚和定向生长。研究结果发表于最新一期《纳米快报》。

新材料拥有独特的二维平面结构和狄拉克锥形电子能带结构,术语称为狄拉克锥二维。这种像石墨烯一样的不同寻常的电子性质可使电子以不同的方式移动,超过了在大多数材料中的可能,而这将是应用于制造下一代电子芯片或热电发电机和冷却器的非常理想的属性。

研究人员说,在这些材料中,电子行驶堪比光束,可使新的芯片具有更快的计算能力。在某些情况下,电子的流动速度超出传统的硅芯片,可能达数百次。同样,在热电应用程序中,设备两侧间的温差会创建一个更快的电子运动电流,再加上较强的隔热性能,促使电力更有效地产生,比如利用卫星阴阳两面间的温差,有可能在为卫星供电方面显示用途。

研究人员说,目前尚没有利用这种新材料制造出任何设备,有些细节问题还要解决,但其中的原理已清楚,会在一年时间内作出必要的验证。待到创建一个真正的设备后,许多奥秘将会揭开。(刘念摘编)

 

 

纳米高导电塑料可构筑下一代IT微型设备

   据物理学家组织网423(北京时间)报道,法国国家科学研究中心(CNRS)材料科学家研发出了高导电塑料电线,厚度仅几纳米,为生产下一代IT的微型移动设备和计算机以及太阳能设备提供了可能。相关研究结果发表在最新一期的《自然化学》杂志上。

    纳米塑料是无机纳米粒子以纳米级尺寸均匀分散在塑料母体树脂中形成的复合材料,也被称为聚合物基纳米复合材料。由于尺寸小,彼此间距离非常近,纳米粒子具有独特的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、体积效应、宏观显示隧道效应、小尺寸效应和超塑性。因其独特的物理力学性能,如强度高,耐热性强,比重更小,纳米塑料已成为复合材料发展的最前端产品之一。

    研究人员表示,与碳纳米管相比,这种纤维仅数十亿分之一米宽,且重量轻、灵活、易于处理和价格低廉。这种电线是人造分子的衍生产品,即在复印机里已使用数十年的三芳胺类。

    研究人员通过对三芳胺合成分子进行化学修饰后惊奇地发现:在光下和溶液中,新分子自发进行有序组装形成微型纤维。进一步,研究人员将分子接触电子微电路,研究该纳米纤维的电性能。

    在工作台测试实验中,纳米纤维在两个间距为100纳米的电极之间形成了一道桥梁。结果表明,这种纳米纤维既具有塑料的轻度和柔韧性,又具有近似于铜的导电性。

    国家科学研究中心在一份新闻稿中说,现在,研究人员希望能充分展示这种纤维在工业领域中微型电子设备中的应用,如灵活的屏幕、太阳能电池、晶体管和印刷纳米电路。

    《科技日报》总编辑圈点:不仅导电性能优越,而且具有柔软且强韧的身段,新型纳米高导电塑料的这些性能无疑令其能在诸多极端、复杂环境中应用,成为电子工程师心目中传统导电材料的替代者。较之于铜,银的导电性和柔韧性都更胜一筹。但在实际中,其应用广泛性却不及铜,究其原因,成本是最大的一道坎。新型纳米高导电塑料要走向更加广泛的应用,降低成本同样是其不可逾越的一步。(刘念摘编)

 

 

德国研究人员研发微型LED人工助听新技术

    近日,德国弗赖堡大学微系统技术研究所、弗朗霍夫应用固体物理研究所乌尔里希教授领导的研究团队研发出了利用植入微型LED刺激耳蜗的神经细胞帮助听力障碍人恢复和提高听力的新技术。
    听力障碍是常见的人类感觉器官疾病。仅在德国就有14万人存在听力障碍。1970年代起,首次开始植入人工耳蜗通过电刺激耳蜗神经细胞,解决听力障碍问题。如今这项技术已经在天生听力损失的儿童群体中得到广泛应用。而乌尔里希教授领导的研究团队承担的光听项目,旨在研究通过微型线性LED产生光刺激替代传统的电刺激模式,来帮助听障患者解决改善听力问题的新技术模式。这种新技术模式将有效改善使用者对语言节奏、音乐和有噪音北京对话的理解效果和水平。研究结果显示,内耳光敏神经细胞能很好的对光刺激做出反应,而且哥廷根大学耳鼻喉医院在小鼠体内植入人工耳蜗实验已经取得了成功。
    弗赖堡大学微系统技术研究所、弗朗霍夫应用固体物理研究所的研究人员联合开发出了可以灵活集成在耳蜗内的微型LED和探头传感装置。借助该装置可以有效增加外界声音刺激信道数量,进而提高12个数量级的音频分辨率。弗赖堡大学微系统技术研究所为该装置提供了具有柔性和生物相容性的聚合物工程材料。弗朗霍夫应用固体物理研究所则为该装置提供了氮化镓微型LED,该微型LED面积仅有0.01平方毫米厚度仅有几微米。未来其面临的一项共同挑战是如何将聚合物工程材料和氮化镓LED进行集成。
    “光听研究项目的基础研究部分受到了德国联邦教研部《科学前沿研究倡议》的30万欧元经费资助。(刘念摘编)

 

 

韩美科学家找到大规模生产纳米石墨烯薄片新方法

韩国和美国的研究人员近日表示,通过混合固态二氧化碳和相应溶剂,能简单、经济地大规模生产出高质量的纳米石墨烯薄片。相关研究报告发布在本周出版的美国《国家科学院院报》网络版上。

石墨烯源自石墨,因极佳的导电性、导热性和坚固性闻名。全世界的科学家都认为石墨烯将彻底改变计算、电子和医药领域现状,但无法大规模生产石墨烯薄片却阻碍了它的广泛应用。论文的共同作者、美国凯斯西储大学高分子科学和工程系的戴黎明(音译)教授表示,他们开发了一种低成本的简单方式,可大规模生产出质量更好的石墨烯薄片。而目前常用的是酸性氧化法,因需要使用有毒的化学物质,推广受到影响。

此次研究由韩国蔚山国立科技学院的白钟范(音译)教授主导。研究人员将石墨和固态二氧化碳置于充满不锈钢球的筒罐中,两天后可经羧酸和机械力磨制加工,生产出石墨薄片,且边缘处于打开状态,以便产生化学反应。由羧酸处理的边缘可使石墨溶于质子溶剂之中,其中包括水和甲醇;也可溶于极性非质子型溶剂中,包括二甲基亚砜等。

一旦分散在溶剂之中,石墨薄片就会分离成5层或层数更少的纳米石墨烯薄片。为测试这些材料能否直接形成电子应用所需的模塑物体,研究人员将样本压缩为芯块。对比后发现,这些芯块的导电性可比由酸性氧化石墨法生产出的传统芯块高688倍。

为了形成大面积的纳米石墨烯薄膜,科学家基于3.5厘米×5厘米的硅晶片,对压缩芯块进行2小时高达900摄氏度的加热。随后,磨制而成的薄片边缘脱去了羧基,这意味着纳米薄片的边缘可与临近的薄片发生强劲的氢键结合,并保持黏合的状态,而酸性氧化压缩而成的芯块则会在加热过程中发生破碎的状况。研究人员表示,这一过程只会受到晶片的尺寸限制,生成的大面积薄膜的导电性将远超过酸性氧化法的产物,同时还将保有更高的透光率。

此外,通过改用氨或三氧化硫作为干冰的替代物,并使用不同的溶剂,科学家能自定义适用于电子产品、超级电容和可取代铂的无金属催化剂等不同应用的石墨烯薄片边缘,还能定制边缘以组装二维和三维结构等。(刘念摘编)

 

 

 

 

俄科学家的纳米金刚石碾磨新方法   

    俄科学院约菲物理技术所和圣彼得堡国立化工制药学院的科研人员研究出了对爆轰纳米金刚石粒子进行辐照的光学方法。在许多刊物里,爆轰纳米金刚石的纳米粒子大小特征是根据动态光散射数据来计算的。研究表明,3-6纳米粒子的吸收光谱上有其显著特征。彼得堡研究者质疑该种方法是否适用于3-6纳米的粒子。因此俄研究人员开始做实验。通过实验证明能生产出更加纯的纳米金刚石悬浮细粉。 
    
以圣彼得堡国立化工制药学院物理教研室主任叶夫根·爱德利曼教授为首的研究小组,在实验中首先将纳米金刚石碾磨到4个纳米,然后按照他们的独特方法,爆轰纳米金刚石水悬浮液经过多级热、酸、和超声波处理,最后生产出乳白深褐色的悬浮液,它比采用球磨机碾磨标准方法生产出的纳米金刚石更纯。 
    
在这种新方法生产出的纳米金刚石的吸收光谱上,300-600Nm范围的吸收量明显增加。同样的结果,如果发生在球磨机碾磨出来的纳米金刚石上,可以解释为局部受热和表面石墨化。而对于新方法而言,排除了局部受热和表面石墨化的可能。  
    
俄科学家的此项研究成果,不仅仅是对研究纳米金刚石光学方法的贡献,而且是在研制透明型爆轰纳米金刚石的道路上迈出了第一步。 
    
该项研究获得过俄科学院主席团凝聚态量子物理计划、纳米技术和纳米材料基础研究原理计划及2009-2013创新俄罗斯科技人才和科教人才联邦专项计划等多渠道的经费支持。(刘念摘编)  

 

科学家发明比蛛网更薄太阳能电池 不到两微米厚

    据英国《每日电讯报》49报道,澳大利亚和日本科学家已经发明出一种比蜘蛛网更薄的太阳能电池,这种电池非常柔软,甚至可以缠绕在一根头发上。这种超薄太阳能电池由镶嵌在塑料薄片上的电极组成,厚仅1.9微米,相当于现在最薄太阳能电池的十分之一。这种超薄、超轻、超柔韧的太阳能电池将来用途很广,包括可以用于便携式电子充电装置或用于制造电子纺织品。

东京大学研究人员西岗关谷(Tsuyoshi Sekitani)称:这种装置的厚度要小于一张蜘蛛网。因此,你可能感受不到它的重量,但其弹性很好。你可以像徽章一样将其佩戴在衣服上,它就可以吸收太阳能。戴着监控身体健康状况传感器的老人也无需再带电池。

    自从福岛核危机爆发以来,许多日本科学家和消费者对太阳能日益关注。这种新型太阳能电池将在5年内投入使用。研究人员现在正增加其将太阳光转变为电流的效率。此外,他们还在想方设法增加新太阳能电池的体型,因为太阳能电池的发电能力与体型成正比。这种电池很柔韧,即使体型增大也不会因弯折损坏。(刘念摘编)

日本开发出发光效率达86%的有机EL材料

    据国际光电领域专业杂志《Nature Photonics》刊载,九州大学最先端有机光电研究中心(OPERA教授安达千波矢领导的研究小组开发出了发光率高达86%的有机ELElectro-luminescence)材料。新材料适合有机分子发光的能量状态从普通的25%大幅提高到86.5%。此外,新材料的一个重要特征是不使用贵金属铱。这种新型有机EL材料的问世,将使新一代低功耗电视机和LED照明设备的开发倍受期待。
   
新材料由两种分子构成,根据激发复合(Exciplex)发光现象,使能量在相邻分子间进行移动而发光。过去,在有机EL领域,一直认为这种现象降低了发光效率,此次研究颠覆了这种常识。(刘念摘编)




 

 

日本开发出高性能钡系列压电材料

    

    《日刊工业新闻》37报道,日本山梨大学研究小组开发出高性能钡系列新型压电材料(受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料)。
   
   
传统的铅系列压电材料广泛用于打印机喷墨驱动器、数码相机超声波马达以及柴油发动机燃油喷射驱动装置等传感器元件中。但因使用了对环境有害的铅,且压电效应不十分理想,近年来,美国、日本、俄罗斯和中国等纷纷开展新型压电材料的研究。

    该研究小组利用钡、铋、钛和铁等的氧化物制成不含铅的钡系列压电材料,具备400度以上的居里温度(磁性转变点),域值和密度等压电指标也大大改善,较现在普遍使用的铅系列压电材料压电性能提高2倍以上。(刘念摘编)
 

硅树脂杀出挑战石墨烯:

一个硅原子厚度的硅薄片将大有作为

 

自从2004年科学家们发现石墨烯以来,一股研究石墨烯的浪潮席卷全球。石墨烯是只有一个碳原子厚度的二维材料,它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬,而且导电性能极好,大多数科学家都认为石墨烯这种纳米材料能被用来制造更纤薄、速度更快的电子设备,有望彻底改变计算、电子和医药等领域的现状。

但是,也有科学家偏偏不让石墨烯专美。据物理学家组织网近日报道,有几个科研团队宣称,他们已经研制出了同样纤薄的、仅为一个硅原子厚的硅树脂(silicene),而且他们认为,与石墨烯相比,硅树脂的应用潜力毫不逊色,也有助于科学家们研制出更小更快的电子设备。不过,关于谁最先合成出了硅树脂,科学界也引发了不少的争议。

硅树脂不逊于石墨烯在电子学领域,小即是快。科学家们都在绞尽脑汁让传统的基于硅的电子设备变得越来越小,但当这些设备接近单原子尺寸这一极限时,都纷纷开始出现故障。因此,制造商们需要找到解决办法以便未来研制出运行速度更快的电子设备。他们表示,由于硅树脂和石墨烯都是二维结构,都能在单原子尺寸工作,因而硅树脂有望成为他们的救星

美国俄亥俄州代顿市莱特州立大学物理和电子工程系主任洛克·温雷彦(音译)说:硅树脂有望将人们带往最终的尺寸极限,因此它无比重要。”2007年,他创造出了silicene这一术语。温雷彦表示,与石墨烯相比,硅树脂的优势在于其拥有独特的结构。在硅树脂内,几个硅原子分布于主二维表面的上下方,而且,在上下这两个区域内的电子拥有不同的能级,施加电压可使电子越过该能隙,并让硅树脂能在状态之间转变。

这样,由硅树脂制成的电子设备能可靠地展示出晶体管(计算机的基础元件)具有的关键的开关功能。现在,石墨烯已经抢先一步,在这一领域取得了不少突破,正以润物细无声的姿态,慢慢成为制造晶体管的基础元件。

法国艾克斯马赛大学的盖伊··内表示:电子工业目前正在从以硅为主朝以碳(石墨烯)为主的方向转变,从理论上而言,转到石墨烯非常好,但也非常复杂。·内解释说,因为目前制造电子设备的基础设施都是以硅为基础,是否全心全意拥抱石墨烯,让其成为日后研制超快速处理器的基础,在这一点上,电子设备的制造商们非常犹豫,而硅树脂则生逢其时,为制造商们提供了极富吸引力的应用前景。勒·内表示,他和同事首次合成出了硅树脂,研究论文发表在《物理评论快报》杂志上。接下来他们将研究如何用硅树脂来制造晶体管,并希望能在未来两年左右时间内研制出第一个硅树脂晶体管。

硅树脂之父有争议,尽管勒·内团队宣称他们首先合成出了硅树脂,但这一说法遭到了另外一些科研团队的驳斥。

据报道,中国和日本的研究团队最近也宣称合成出了硅树脂,而且,早在2010年,就有一个科研团队在年末出版的《应用物理学快报》杂志上表示,他们首次合成出了硅树脂。不过,勒·内表示,2010年的研究提供的证据并没有他领导的团队提供的证据充分。

2010年研究论文的主要作者之一、美国中佛罗里达大学专门研究硅树脂的理论物理学家阿布德卡德·卡拉表示:·内想成为硅树脂之父,但实际上他不是。

尽管卡拉团队宣称他们在2010年就已经合成出了硅树脂,但是,他们仅仅使用了一种检测方法来证明自己的结论,那就是扫描隧道显微镜(STM)拍摄的图片。扫描隧道显微镜依靠量子力学效应来提供原子层面的图像,能比普通显微镜提供更多细节。

·内团队认为,这样的图像具有一定的欺骗性,2010年的研究结果并不能证明卡拉团队合成出了硅树脂。

·内指出,大多数研究硅树脂的科学家都尝试在银上种植硅树脂,因为银原子和硅原子之间的相互作用并不强,尽管这一方法能使硅树脂在银基座上独立成型,但可能很难将真正的硅树脂薄片和银结构区分开来。

·内研究团队的另一名领导者、德国柏林工业大学的硅树脂专家帕特里特·沃格特说:在银的表面有些具有欺骗性的东西,银表面能模拟看似硅树脂的蜂巢表面,但是,真正的硅树脂结构看起来却并非这样。

不过,卡拉也反驳称,他们有足够的证据表明,他们于2010年就合成出了硅树脂。证据包括:银原子本身如何在一个角度与银基座对齐;另外,银表面本身无法形成显微镜图像揭示出的蜂巢结构。

卡拉辩称:扫描隧道显微镜图像当然具有欺骗性,但我们进行了非常认真的检查,因此,论文才得以被接受并发表。

然而,勒·内和沃格特却对卡拉团队的回答不满意。为了确保他们已经真的制造出了硅树脂,他们采用几种方法对得到的样本进行了分析。他们测量了其电性和化学性质,并将实际得到的图片同理论预测进行了比较。勒·内表示,需要多个不同的证据来源才能证明真正合成出了硅树脂。

另外,该团队也发现,与2010年的结果相比,他们观察到的硅原子的距离与理论预测更吻合。

卡拉认同勒·内团队在硅树脂研究领域取得了重要的进步,但他表示,勒·内团队还不足以成为硅树脂之父,他们才应该是。

温雷彦并不属于卡拉团队,也不属于勒·内团队。他承认,2010年的结论和理论预测之间还存在着不少差异,因此目前还并不清楚谁最先合成出了硅树脂,而且声称合成出硅树脂的研究团队越来越多,让这一争论变得更加复杂。

实际应用仍面临挑战

尽管还不确定谁最先合成出了硅树脂,但研究人员对接下来的研究思路却达成了一致意见。他们表示,为了完全利用硅树脂的性能,物理学家们需要将硅树脂种植在一个并不会像银那样导电的绝缘材料上。一旦硅树脂能被种植在绝缘体上,科学家们将更容易研制出硅树脂半导体和其他设备。

·内表示,硅树脂设备可以用来显著增加处理速度,但相关研究还面临着一些比较大的挑战。他说:从目前取得的成就到实际应用还有很长的路要走。(刘念摘编)