蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，由德國(guó)、美國(guó)和英國(guó)物理學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，嘗試以納米級(jí)空間分辨率來(lái)觀(guān)察電子從一個(gè)原子層移動(dòng)至鄰近原子層的方式。在研究導(dǎo)電、非導(dǎo)電和超導(dǎo)材料方面，全新無(wú)接觸納米顯微概念具有很大的應(yīng)用潛力。

（圖片來(lái)源：phys.org）

現(xiàn)在，在計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和汽車(chē)的電子產(chǎn)品中，納米技術(shù)已是不可或缺的一部分。晶體管和二極管已經(jīng)發(fā)展至納米級(jí)尺寸，相當(dāng)于百萬(wàn)分之一毫米。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡不足以檢測(cè)這些納米結(jié)構(gòu)。在這種情況下，科學(xué)們用更復(fù)雜的電子或掃描隧道顯微鏡來(lái)代替光學(xué)顯微鏡。然而，這些技術(shù)使用電子來(lái)代替光，會(huì)影響納米級(jí)設(shè)備的性能。而且，這些測(cè)量技術(shù)只能用于導(dǎo)電性樣品。

雷根斯堡大學(xué)雷根斯堡超快納米顯微技術(shù)中心（RUN）的Rupert Huber和Jaroslav Fabian等物理學(xué)家，以及美國(guó)密歇根州立大學(xué)的Tyler Cocker和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Jessica Boland，推出一種新技術(shù)，無(wú)需電接觸，即可對(duì)電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行納米級(jí)分析。而且，這種新方法可以達(dá)到千萬(wàn)億分之一秒的飛秒時(shí)間分辨率。將超高的空間和時(shí)間分辨率結(jié)合在一起，有可能在納米尺度上記錄超快電子動(dòng)力學(xué)慢動(dòng)作影像。

這種技術(shù)中蘊(yùn)含的概念，類(lèi)似于非接觸式支付技術(shù)。這種支付技術(shù)基于已建立頻率和宏觀(guān)尺度協(xié)議，如近場(chǎng)通訊（NFC）?？茖W(xué)家們從納米尺度探討相關(guān)想法，使用鋒利的金屬尖端作為納米天線(xiàn)，以接近研究樣本。相比之下，現(xiàn)有技術(shù)是由尖端帶動(dòng)電流通過(guò)樣品，新概念是通過(guò)微弱的交變電場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行無(wú)接觸式掃描。實(shí)驗(yàn)中使用的頻率被提升至太赫光譜范圍，比NFC掃描儀中的頻率大約高出10萬(wàn)倍。

通過(guò)這些弱電場(chǎng)的微小變化，得出關(guān)于材料內(nèi)局部電子運(yùn)動(dòng)的精確結(jié)論。將測(cè)量結(jié)果與實(shí)際量子理論相結(jié)合，可以看出這一概念甚至支持定量結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)高時(shí)間分辨率，物理學(xué)家使用極短的光脈沖，記錄電子在納米距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的清晰快照。

研究團(tuán)隊(duì)選擇一種名為過(guò)渡金屬雙硫分子配合物（transition metal dichalcogenides）的新材料，作為首個(gè)測(cè)試樣本，這種材料可以在原子層生產(chǎn)。當(dāng)這些板材以自由選擇的角度堆疊在一起時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)具有新材料特性的人造固體。在雷根斯堡的1277合作研究中心（Collaborative Research Center 1277），研究人員對(duì)這種固體進(jìn)行了深入研究。所研究的樣品來(lái)自?xún)煞N不同的原子厚度雙硫分子配合物制成，以測(cè)試未來(lái)太陽(yáng)能電芯的核心部分。照射在結(jié)構(gòu)上的綠光會(huì)導(dǎo)致電荷載體出現(xiàn)，并根據(jù)極性朝一個(gè)或另一個(gè)方向移動(dòng)（太陽(yáng)能電池的基本原理），將光轉(zhuǎn)換為電?？茖W(xué)家們以納米級(jí)精度在空間和時(shí)間上觀(guān)察到了超快電荷分離。

令人吃驚的是，當(dāng)雙硫分子配合物層覆蓋在微小的雜質(zhì)上時(shí)，甚至也能有效進(jìn)行電荷分離。這些重要見(jiàn)解有助于優(yōu)化新材料，以用于未來(lái)太陽(yáng)能電池或電腦芯片。研究人員表示：“我們迫不及待地想記錄絕緣、導(dǎo)電和超導(dǎo)材料中的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程。”

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >