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新式超薄薄膜材料可望实现下一代石墨烯

导读: 由美国加州大学河滨分校(UC-Riverside)的三名工程师以及其他研究人员们组成的团队最近获得了美国国家科学基金会(NSF)一笔170万美元的经费赞助,将致力于研究、分析以及合成一款新型态的超薄薄膜材料,以期改善个人电子产品、光电元件以及能量转换系统的性能。

  由美国加州大学河滨分校(UC-Riverside)的三名工程师以及其他研究人员们组成的团队最近获得了美国国家科学基金会(NSF)一笔170万美元的经费赞助,将致力于研究、分析以及合成一款新型态的超薄薄膜材料,以期改善个人电子产品、光电元件以及能量转换系统的性能。

  该团队是由加州大学(UC)电子与电脑工程系主任兼UC Riverside材料科学与工程系创系主任Alexander Balandin为主导。其他成员还包括UC Riverside教授Roger Lake、研究教授Alexander Khitun,以及乔治亚大学(UGA)助理教授Tina Salguero。

  这项研究计划的目标在于开发出一种称为「凡德瓦」(van der Waals)的新型态材料,以及以这种材料建构的异质结构。这种超薄的材料可以仅仅由一个原子平面组成──这就是所谓的「二维」材料。该计划将深入探索在这些材料与异质结构上的新式电子、光学以及热现象。

  该研究预计将产生新的材料合成技术,使超薄的薄膜材料可实现电子开关、光检测器、低功耗资讯处理以及直接的能量转换等实际应用。以这种 van der Waals 超薄薄膜材料所实现的新颖装置,具有着高速与低功耗的潜力。

  研究人员对于 2D 材料的兴趣,主要是受到有关「石墨烯」这种终极材料研究成功的激励。石墨烯是一种碳原子的单原子层,针对石墨烯的种种研究活动启发研究人员更进一步观察其他有趣的新型态实体现象,以及提出更多有关石墨烯的实际应用,包括提高智慧型手机到网球拍供电等各种应用性能。

  基本上,石墨烯的导电和热传导方式不同于一般的三维材料。以Balandin为主导的UC Riverside研究团队们发现石墨烯具有超高的热导率。这种 2D 材料的超高热传导性能目前已在热管理方面找到了实际应用方式。

  美国国家科学基金会资助团队中的每个研究人员将分别探索 van der Waals 材料的不同研究与应用。

  Balandin将进行材料表徵、制造以及奈米元件的实验测试,Lake将为这种新材料与元件的特性进行第一主要理论的分析与电脑模拟。Khitun负责设计基于 2D 材料与原子异质结构的电路与系统。Salguero则将以化学途径合成新材料。

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