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2019年第4期(发布时间: Jul 17, 2019 发布者:杨雨寒)  下载: 2019年第4期.doc       全选  导出
1   2019-05-13 13:47:45.4 石墨烯的发展提高了高频信号传输的速度 (点击量:2)

DGIST信息与通信工程系开发了一种基于石墨烯的高性能传输线,与现有的高频金属相比,该传输线具有更高的电子运行速度。这将大大促进下一代高速半导体和通信设备的发展,其处理速度将大大超过现有的半导体和通信设备。

DGIST于5月2日(星期四)宣布,Jae Eun Jang教授的团队在信息与通信工程系研究单层石墨烯的高频传输特性,并开发出一种高性能的高频传输线,可以增加石墨烯内部的器件浓度。这一结果表明,高频传输的特性有了很大的改善,可以替代现有高速半导体加工中使用的金属,有望在未来作为石墨烯的传输线。

由于半导体器件集成度高、速度快,器件间传输信号的金属丝电阻呈几何级数增长,达到了允许电流密度的极限。为了解决这一问题,石墨烯、碳纳米管等碳基纳米结构被认为是现有金属的替代品,作为下一代新材料受到人们的关注。

然而,石墨烯有一个非常薄的0.3纳米碳六角形阵列,导电率是铜的100倍,电子迁移率是硅的100倍。因此,它被认为是一种电子材料,可以取代现有的金属和半导体材料。但纯石墨烯的器件浓度过低,为1012 cm-2,具有纳米级的薄结构特征,导致石墨烯电阻过高。

为了克服这些限制,张教授的团队进行了一项研究,通过提高石墨烯内部器件浓度来改善石墨烯的高频传输特性。通过石墨烯和非晶态碳的结合,研究小组提高了石墨烯的器件浓度,增强了石墨烯的电特性。增加石墨烯的高频传输为-8dB,可与数百纳米尺寸的金属纳米线相媲美。

该团队还证明石墨烯内部的缺陷降低了石墨烯的高频传输,并开发了一种新的、稳定的掺杂技术,将内部缺陷最小化。这种新的掺杂技术使石墨烯器件浓度增加了2倍1013cm-2,并显示出稳定的热性能和电特性。

张教授的研究团队开发的高频石墨烯传输线信号传输效率高,运行稳定,可应用于现有半导体行业的金属布线加工以及下一代集成电路。

信息与通信工程系的Jae Eun Jang教授说:“除了设备技术,传输线也是半导体研究领域的一项非常重要的技术。我们开发了一种核心基础技术,可以增强石墨烯的高频传输,可作为下一代传输线。由于纳米工程、电子工程、物理等领域专家的汇聚研究成果,我们希望在MMIC、RFIC等高频电路中使用石墨烯。

——文章发布于2019年5月8日

2   2019-06-04 10:12:18.733 添加氧化石墨烯制备具有改进性能的透钙磷石水泥 (点击量:1)

背景:透钙磷石(二水合磷酸二钙,DCPD)水泥作为一种有前景的骨组织工程生物活性材料被广泛用于治疗缺陷。然而,透钙磷石水泥的相对差的机械性能限制了其在承载条件下的应用。本研究的目的是研究氧化石墨烯(GO)添加对透钙磷石水泥的物理 - 机械 - 生物学性质的影响。

方法:将β-磷酸三钙[β-TCP,Ca3(PO4)2]与磷酸一钙[MCPM,Ca(H2PO4)2)混合,制备透钙磷石类水泥。 H2O]。用液体以0,0.5,2和5重量%引入GO。在GO / CPC表面上培养MG63细胞以观察各种细胞活性和羟基磷灰石(HA)矿化。

结果:根据我们的结果,与纯CPC相比,GO / CPC复合材料表现出抗压强度的改善。在浸入SBF中7天和14天后,将新的缺钙磷灰石层沉积在复合材料表面上。场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像表明,纯和GO掺入的透钙磷石水泥有助于细胞粘附。 CPC / GO对细胞有轻微毒性,因此高浓度的GO会降低细胞活力。此外,与纯CPC相比,细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性得到改善。

结论:我们的研究结果强调了氧化石墨烯的作用,这种氧化石墨在将石墨烯基材料用于各种生物医学应用方面具有巨大潜力。

——文章发布于2019年5月27日

3   2019-05-06 10:51:19.457 使石墨烯发光的策略 (点击量:1)

比铝更轻,比金刚石更硬,比橡胶更有弹性,比钢更坚韧。这些只是石墨烯的一小部分特征,石墨烯是一种超级材料,可作为优良的导热体和导电体。由于其特性,它被要求成为研究,电子,IT和医学领域未来技术进步的关键参与者。

科尔多瓦大学的FQM-346有机化学研究小组提出了这种材料以发光方式发挥作用的方式,这是以前没有的新功能,现在引入了一系列新应用。该研究的作者之一FranciscoJoséRomeroSalguero教授解释说,发光是某些物质的特征,它们允许它们以不同于它们吸收波长的波长发光。换句话说,发光材料可以从能量发射可见光,这使得它们可用作可以在大分子和生物材料中显示的光催化剂和荧光标签。现在,由于这项新的研究,发光被添加到石墨烯可以提供的一长串服务中。

该研究发表在化学 - 欧洲期刊上,由欧洲主要化学学会赞助,还涉及UCO研究人员Juan Amaro Gahete,CésarJiménez-Sanchidrián和Dolores Esquivel以及另一个比利时研究小组的工作。由于其相关程度,该期刊将该文章描述为一篇热门论文。

虽然以前曾试图赋予这种超级材料光性能,但所有这些都是不成功的。石墨烯真正特别之处在于它的六边形结构基于高度粘结的碳原子,通过一种三明治形状的电子云。研究员Francisco Romero解释说,如果这个云中原子之间的连接中断,部分属性就会丢失。

具体而言,克服这一障碍是研究成功的地方。该小组能够在不影响其他品质的情况下将发光结合到这种材料中,从而保护其复杂结构的功能。为了做到这一点,铕被整合到石墨烯中。铕是一种与这种超级材料的改性分子完美配位的金属,是赋予它发光性能的金属。

该结果提供了即时应用,因为该发光石墨烯可用于生物材料和用于分析组织细胞。然而,研究更进一步。使用铕“只是一个概念测试,”科尔多瓦大学教授CésarJiménez-Sanchidrián解释道。

从此以后,这项研究打开了使用各种化学元素的大门,这些化学元素可以与石墨烯结合,赋予其新的特性。例如,如果集成某些种类的金属,则可以产生磁性石墨烯。归根结底,这个属于大学纳米化学研究所(西班牙语缩写为IUNAN)和科学学院的研究小组将继续致力于将新属性添加到列表中。石墨烯的品质。这样做会增加这种具有非常有前途的特性的物质的多功能性,并且已经获得了被称为未来材料的权利。、

——文章发布于2019年4月30日

4   2019-05-05 10:21:57.417 用于厚度识别的氧化石墨烯的热增强光学对比度 (点击量:1)

我们提出了一种简单但快速且准确的方法,通过真空加热利用其热增强光学对比来识别氧化石墨烯(GO)的层数。 如所预期的,在热处理时材料的厚度和化学结构都观察到变化,这可归因于插入的水和氧含量的减少。 这导致折射率和吸收系数的增加接近内在石墨烯的值。 最后,与石墨烯相比,我们实现了GO的光学对比度几乎完全恢复。 该方法适用于批量生产的GO的厚度识别,因为它可以极大地促进样品评估和操作,并提供即时反馈以改进合成和加工策略。

——文章发布于2019年5月1日

5   2019-05-05 10:05:08.39 外延石墨烯与重金属的相互作用:朝向新型传感平台 (点击量:2)

基于石墨烯材料的下一代传感器的开发,特别是外延石墨烯(EG)作为最有希望的代表,与重金属(HM)具有理想的交叉反应性,由于对环境传感器的巨大影响而具有重大的技术意义。然而,EG响应有毒HM暴露然后产生输出信号的机制仍然模糊不清。在本研究中,毒性HM的相互作用的性质,例如,采用密度泛函理论,包括EG的色散校正和聚类模型,研究了在不存在和存在纯水溶液的情况下,中性电荷状态下的Cd,Hg和Pb以及Si面SiC上的EG。气相计算表明,EG上吸附的给电子Cd和Hg吸附原子在与空心位点结合时最稳定,而Pb物种则更喜欢位于桥位之上。通过非共价相互作用分析,电荷分解分析,重叠种群密度状态分析和拓扑分析,发现Cd或Hg与EG之间的相互作用本质上是非键合的,主要受范德华力控制,在Pb吸附之后,在真空条件下形成反键轨道并在水中键合轨道。研究和讨论了溶剂在HMs吸附行为中的作用。目前的理论分析与最近的实验结果非常吻合,该实验结果是在极低浓度的水溶液中对毒性HM进行判别性电化学分析。

——文章发布于2019年4月29日

6   2019-04-22 17:20:47.363 石墨烯为未来的太赫兹相机带来了巨大的推动力 (点击量:1)

科学家开发出一种新型石墨烯光电探测器,可在室温下工作,灵敏度高,速度快,动态范围宽,覆盖范围广泛的太赫兹频率。

检测太赫兹(THz)光非常有用,主要有两个原因:

首先,太赫兹技术正在成为安全应用(如机场扫描仪),无线数据通信和质量控制等关键要素,仅举几例。然而,目前的THz探测器在同时满足灵敏度,速度,光谱范围,能够在室温下操作等方面的要求方面表现出很大的局限性。

其次,由于其低能光子,它是一种非常安全的辐射,其能量比可见光范围内的光子低一百倍。

预计许多基于石墨烯的应用将用作检测光的材料。与用于光检测的标准材料(例如硅)相比,石墨烯具有不具有带隙的特殊性。硅中的带隙导致波长大于1微米的入射光不被吸收,因此未被检测到。相反,对于石墨烯,甚至可以吸收和检测波长为几百微米的太赫兹光。尽管迄今为止基于石墨烯的THz探测器已经显示出有希望的结果,但到目前为止,没有一个探测器能够在速度和灵敏度方面击败市售的探测器。

在最近的一项研究中,ICFO研究人员Sebastian Castilla和Bernat Terre博士在ICFO Frank Koppens的ICREA教授和前ICFO科学家Klaas-Jan Tielrooij博士(现为ICN2的初级组长)的带领下,与来自科学家的科学家合作CIC NanoGUNE,NEST(CNR),南京大学,Donostia国际物理中心,约阿尼纳大学和国家材料科学研究所,已经能够克服这些挑战。他们开发了一种新型石墨烯光电探测器,可在室温下工作,灵敏度高,速度快,动态范围宽,覆盖范围广泛的太赫兹频率。

在他们的实验中,科学家们能够使用以下方法优化太赫兹光电探测器的光响应机制。他们将偶极天线集成到探测器中,以将入射的THz光集中在天线间隙区域周围。通过制造非常小(100nm,比头发的厚度小约一千倍)的天线间隙,它们能够在石墨烯通道的光活性区域中获得THz入射光的强烈浓度。他们观察到石墨烯吸收的光在石墨烯的pn结处产生热载流子;随后,p区和n区中的不等塞贝克系数产生局部电压和通过器件的电流,产生非常大的光响应,从而产生非常高灵敏度的高速响应检测器,具有宽动态范围和广泛的光谱覆盖范围。

这项研究的结果为开发全数字低成本相机系统开辟了道路。 这可能与智能手机内部的相机一样便宜,因为这种探测器已被证明具有非常低的功耗并且与CMOS技术完全兼容。

——文章发布于2019年4月15日

7   2019-04-16 20:46:03.653 石墨烯氧化物纳米复合材料中的光寻址液晶相变 (点击量:1)

石墨烯的多功能性有可能解开纳米复合材料科学的重要发展。 然而,石墨烯的操纵不会干扰其独特的性质并且在控制其空间组织的同时仍然具有挑战性。 这里,描述了通过用光可剥离刷稳定氧化石墨烯(GO)来形成可光寻址的液晶(LC)溶液。 LC行为导致GO热力学截留到低纵横比域,其不能显示通常预测的石墨烯纳米复合材料的性质。 这些纳米复合材料的形态,结构和电子性能通过刷切割再生,刷切裂控制LC相的相变。 这些结果表明石墨烯组件的动力学控制可以是用于合理复合材料制造的可加工溶胶状态和结构化渗透网络的动态调节的有吸引力的工具。

——文章发布于2019年4月14日

8   2019-04-11 17:30:31.467 聚乙烯醇增强石墨烯量子点的氟化石墨烯薄膜的电阻切换效应 (点击量:1)

采用2D印刷技术制备了具有石墨烯量子点和聚乙烯醇(PVA)的部分氟化石墨烯(PFG)双层薄膜。发现稳定的电阻切换效应,其ON / OFF电流比为1至4-5个数量级。 PVA厚度的减小导致单极阈值切换到双极电阻切换的变化。横杆Ag / PFG / PVA / Ag结构保持其高达6.5%的变形性能。在大约一年的时间内观察到切换现象。具有特征激活能~0.05 eV的陷阱被认为是电阻转换的原因。发现来自局部状态的电荷载流子发射的时间为~5μs。提出了一种质量模型来描述双层薄膜中的电阻切换效应,这意味着在PFG / PVA界面上有源陷阱的参与下,导致量子点上的传导。具有设计的结构证明了阈值电阻切换具有开发集成到传感器或忆阻器电路的选择器装置的高可能性,用于信息存储和数据处理,用于柔性和可穿戴电子器件。具有较低PVA厚度的结构和双极阈值开关是用于印刷和柔性电子器件的非易失性存储器单元的透视图。

——文章发布于2019年4月2日