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新合成三维材料具有超强导电性能 可替代石墨烯

2014-06-05 10:06
九一隐士
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  “足球比赛需要替补,材料也一样。”日前多个国际研究团队先后发表论文称,合成出一种能够替代石墨烯的三维材料。据称这种材料的电气性能与石墨烯相当,且更便于生产,有望借此制造出运行速度更快的晶体管、传感器和透明电极。

  石墨烯可谓是材料界当红巨星,各种美誉不绝于耳,各种应用吊足了人们的胃口。但与此同时,其独特的单层原子结构也为原料的大规模生产和实用产品的制造设置了障碍。因此,科学家们一直在寻找一种既有石墨烯的本事又便于加工的三维材料。

  上图 图片描绘了在砷化镉内部高速移动的电子。

  新合成的材料名为砷化镉,在电气性能上可以被看作是石墨烯的3D版。由来自英国牛津大学、美国斯坦福大学直线加速器实验室和美国伯克利国家实验室的三组科学家分别独立发现,相关论文发表在5月25日出版的《自然·材料》上。

  领导此项研究的牛津大学科学家陈玉林(音译)说,现在越来越多的人意识到石墨烯等材料在技术上的巨大潜力。这种日渐增长的兴趣正在促使这一领域的快速进步,其中就包括对具有类似功能的替代材料的研究。

  物理学家组织网6月4日(北京时间)报道称,陈玉林的小组此前用钠铋化合物模仿石墨烯超强导电性能,但这种化合物的性质极不稳定,当暴露在空气中就会变成粉末。而包括砷化镉在内的这两种化合物都是由论文的共同作者,中国科学院的理论物理学家方仲(音译)和戴希(音译)预测的。

  石墨烯是单层碳原子结构材料,具备很多神奇的特性。其中就是其优异的导电性能:在石墨烯材料上,电子的运动速度可达到光速的1/300,远超过电子在一般导体中的运动速度。

  另外两个在美国普林斯顿大学和德国德累斯顿的研究小组也一直在试图合成砷化镉。其中一个团队将论文发表在5月7日出版的《自然·通讯》上,另外一个团队将论文发表在预印本网站arXiv上。陈玉林的团队则合成了砷化镉样品,并且用设在英国的砖石光源和美国伯克利国家实验室的先进光源进行了实验。

  陈玉林说:“就日常使用而言,此类物质是石墨烯很好的一个替补。我们正在与理论物理学家合作,看看是否还有更多更好的材料在等着我们。此外,也可以将此次研究作为一个平台,用来探索更多更奇特的物质形态,合成出更多有趣的物质,因为当你打开一扇门后,就会发现这扇门的后面,还有很多其他的门。”

  总编辑圈点

  每一种新材料的创新和改进,背后都是一个充满想象力的故事。砷化镉故事的关键词可能是“逆袭”。这个词用来描述从默默无闻到能力迸发的过程。尽管以替补的形象出现,不像石墨烯那样万众瞩目,真正的研究者更是屈指可数,甚至新闻报道都少见,但砷化镉一些特有的电气性质正在微电子、电力传输等领域引起关注。当然,替补能否变成主角,还要看性能及稳定性、制造的难度和成本等硬指标。希望这个“逆袭”故事有美好的结局。

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