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矾土水泥经激光处理可变半导体

作者:赢德体育官方网站 日期:2021-02-19 07:47 人气:

  据英国《每日邮报》5月29日(北京时间)报道,这似乎有点像古代的炼金术:美国能源部下属的阿贡国家实验室与来自日本、芬兰、德国的科学家合作,用激光对液体矾土水泥进行处理,使其变成了能导电的半导体。这意味着水泥能被用来制造计算机芯片、触摸屏等,可以说,这项创新性突破有望改变计算机行业。研究发表在5月27日出版的美国《国家科学院学报》上。以前,只有金属能变形到金属—玻璃的形式,但现在科研人员发现,当物质的自由电子被“捕获”在玻璃内形成的类似笼子的结构中时,物质就会获得导电能力,因为被“捕获”的电子会提供与金属类似的导电机制。他们借用这个名为电子捕获的过程,将液态水泥变成了液态“金属”。

  研究人员选定的对象是钙铝石——一种由钙和氧化铝制成的矾土水泥。他们使用一种经过二氧化碳激光束加热的空气动力悬浮装置,在2000摄氏度的高温下将矾土水泥熔化;然后在不同的空气中对这种材料进行处理,以便控制得到的玻璃中氧原子的结合方式。这种悬浮装置可以让热液体不接触任何容器表面并形成晶体,这就会使该液体冷却成能捕获电子的玻璃状,从而使其获得导电能力。

  与传统金属相比,新材料拥有更好的抗腐蚀性,也不那么易碎,另外,其能导电,在磁场中的能量损失比较低,而且具有极好的流动性,因而容易处理、建模。

  阿贡国家实验室的物理学家克里斯·本墨尔表示:“这种新材料有许多应用,包括用来做液晶显示器内的薄膜电阻器以及平板电脑的监视器等。既然我们知道捕获电子需要什么环境,我们就能研发并测试其他材料,以便厘清是否我们也能通过这种方式来让它们导电。”

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