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斯坦福大学张守成教授研究常温导电率达100%的神奇材料
斯坦福大学张守成教授研究常温导电率达100%的神奇材料
2013/11/27 10:38:58 | 浏览:13536 | 评论:0

斯坦福大学张守成教授研究常温导电率达100%的神奇材料
据科学家推算,由单层锡原子组成的材料能够在常温下拥有100%的导电效率。图片来源:http://www.yododo.com

  近日,由来自美国能源部下属SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家组成的科研团队推算,由单层锡原子组成的材料能够在常温下拥有100%的导电效率。“如果该预测被实验证实,那么这种材料将可极大地提升计算机芯片速度,并降低其能源消耗。”该团队负责人,斯坦福大学材料与工程科学研究所教授张守成说,“目前,全球已经有多个实验室正在进行这方面的验证试验。”相关研究日前发表于《物理评论快报》。

  据了解,在过去的几十年,张守成和同事一直在计算、研究一种名为拓扑绝缘体的电磁性质。这种材料具有表面导电、内部绝缘的特性。当厚度为一个原子大小时,其边缘的导电效率可达100%。

  张守成表示,这种不同寻常的特性由材料内电子和原子核之间的相互作用所致。“该材料可在表面形成电子运动线路。在线路内运动的电子不会受到任何阻碍,就像跑在德国的高速公路上一样。”

  在2006年和2009年,张守成团队预测,碲汞化物和一种由铋、锑、硒和碲等元素组成的混合物可能是拓扑绝缘体。不久,这些预测得到了证实。但是,研究人员发现,这两种物质并不能在常温下保持上述特性,进而限制了对它们的进一步应用。

  今年年初,来自清华大学的访问学者徐勇(音译)建议张守成团队考虑单层原子锡材料。“我建议应当考虑位于元素周期表右部的元素——锡。”徐勇说,“因为之前发现的拓扑绝缘体材料中都有出于该位置的重元素的参与。”

  计算结果显示,单层原子锡将是室温条件下的拓扑绝缘体。并且,如果在这种材料中添加氟元素,将能使其导电温度升高到100摄氏度。张守成表示,这种材料将首先被用于制造微处理器中的导线。其100%的导电率,将能极大地降低微处理器的能源消耗和发热量。“今后,这种材料还能够被用于制造更多的电路,包括替代晶体管中的硅材料。”张守成说,“或许,晶体管的诞生地——硅谷会改名为锡谷了。”

  不过,业内专家表示,制造这种材料的难点是如何确保锡原子的单层性,并且在芯片制造过程中维持这种单层性。

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