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美国西北大学(Northwestern University)科学家开发出一种新型纳米材料,可以“引导”电流。这一进展可能会带来一种计算机,可以简单地重新配置内部布线,成为一台完全不同的设备,以满足不断变化的需求。 1 W6 Q% m$ j/ |6 a
. C* H7 f* D* I+ ?' R0 L2 f+ Ka,图示:纳米离子黄金纳米粒子涂上单层带电荷的C11NMe3+ CL -硫醇。B,对照实验中使用的纳米粒子,涂有不带电硫醇C11或C11OH。c,图示纳米离子金纳米粒子薄膜沉积, 3 z8 S1 N5 E. K! E$ J( g8 w |
由于电子设备做得越来越小,制备电路的材料开始失去它们的属性,并开始受制于量子力学现象。因为遇到这个物理障碍,许多科学家就开始把电路制成多个维度,比如一个叠一个地堆叠组件。p" E$ V# O7 r# p! Q. J3 p 西北大学的研究小组采取了截然不同的方法。他们制成了可重构的电子材料:这些材料可以重新安排自身,在不同的时间满足不同的计算需求。 1 o2 H) Q8 W2 ~+ x0 M. @- S I“我们新的控制技术可用以引导电流,只需采用一块连续的材料。”巴托斯A.?格尔兹包斯基(Bartosz A. Grzybowski)说,他领导这项研究,“就像重新疏导一条河流一样,电子流可以导向多个方向,通过一块材料,甚至多个电子流在同一时间可以流向相反方向。”4 ]% {% o6 w/ z5 x2 u) z! S3 L 格尔兹包斯基是麦考密克工程和应用科学学院(McCormick School of Engineering and Applied Science)化学和生物工程教授,也是温伯格艺术和科学学院(Weinberg College of Arts and Sciences)化学教授。 0 v+ u1 Q+ N. F西北大学的这种材料,结合了不同形态的硅和聚合物为基础的电子材料,创造出一种新型电子材料:就是以纳米粒子为基础的电子材料。+ B$ c% u9 G, B. u7 L e 这项研究的作者报告说,制备初步电子元件要采用这种混合材料,研究在线发表在10月16日的《自然?纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。这项研究也将做封面故事,刊登在11月一期的杂志纸媒上。 - r2 V7 a, z+ R- h; S7 h“除了作为现有技术之间的立体桥梁之外,这种新材料的可逆性质使计算机可以重定向自身电路,以适应特定时刻的需要,” 大卫A.?沃克(David A. Walker)说,他是这项研究的一位作者,也是格尔兹包斯基研究小组的研究生。 8 `' E! _, n. N) k) ^想象一下,一台单独的设备可以重新配置自身,变换为电阻器,整流器,二极管和晶体管,只要接收到计算机的信号就行。多维电路可重新配置为新的电子电路,只需使用不同的电脉冲输入序列。; ~# c% P0 T! x! ?+ D 这种混合材料包含的导电颗粒,每个都是5纳米宽,涂有带正电荷的特殊化学物质。(一纳米是十亿分之一米。)这些粒子周围都是无数带负电荷的原子,以平衡带正电荷的粒子。给整个材料通电,小型的带负电荷的原子可以移动和重新配置,但相对较大的带正电荷颗粒不能移动。 . g ?7 F' I) |8 a% C在材料上四处移动这些海一样多的带负电荷的原子,就可以调制低高电导区域;从而创造一个有向路径,使电子可以流过这种材料。可擦除旧路径,创建新路径,只需要推拉海一样多的带负电荷原子。更复杂的电器元件,如二极管和晶体管,也可制成,只需使用多种类型的纳米粒子。 " _* j$ L+ U& ^. V! d6 y论文题目是《动态内部渐变控制和导向电流纳米材料》(Dynamic Internal Gradients Control and Direct Electric Currents Within Nanostructured Materials)。”除了格尔兹包斯基和沃克,其他作者还有中西秀行(Hideyuki Nakanishi),保罗J.?韦森(Paul J. Wesson),严勇(Yong Yan),他们都是西北大学的。, l# _& O1 m& h8 l1 b( Y! g6 {. g * Y, C7 E/ I) Y, G6 Q
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