電路可重新佈線的奈米粒子元件登場
- 上線日期：2011/11/18 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家最近成功研發出一種新型奈米材料，導電性可透過改變外加電壓予以調節。此技術由於可以使材料內部的電流重新導向，可望應用於製作內部線路可以重新配置的元件結構。
可開關(switchable)奈米材料意指可藉由外加條件改變其性質或功能的材料，應用範圍包含電子元件、感應器及催化劑等。目前大部分研究人員專注的分子開關，可藉由改變結構來調制材料的光學、電性、磁性以及氧還反應特性。最近，西北大學的Bartosz Grzybowski等人發現一種奈米材料，其導電性可透過改變帶電奈米金屬微粒子團週圍的反離子(counterion, 又名抗衡離子)流量加以調整。
Grzybowski表示，這項技術能夠像河流改道般引導塊材內的電流流經不同路徑。團隊成員David Walker以電腦晶片為例，說明如何利用此新材料的可逆特性根據需求重新配置內部電路，比方說，可利用外加電脈衝改寫該材料製成的電路佈局，成為具其他功能的元件。該團隊已成功製造出具有電阻、整流器、二極體功能的結構，甚至還推廣至電晶體及邏輯閘。
此新複合材料是由直徑約6 nm的導電金粒子，或稱奈米離子(nanoion)，鍍上帶正電的化學物質N,N,N-trimethyl(11-mercaptoundecyl) ammonium chloride所構成。金粒子四周圍繞著帶負電的原子，兩者分別扮演奈米離子(nanoion)及反離子的角色。施加電壓時，帶負電的反離子會移動，但較大且帶正電奈米離子則固定不動，如此便可改變材料內的局部電導值，藉此規劃電流路徑。
不同於矽材，這些奈米粒子可以利用溶液澆鑄形成彈性薄膜。Walker表示此產品類似塑膠電子(plastic electronics)，但奈米粒子系統的電子傳輸率遠優於前者，譬如，他們製作的第一顆奈米粒子二極體的速度已超越市售的聚合物元件。
該團隊的最終目標是打造寬約5 nm的單粒子開關，藉由控制奈米粒子周圍的反離子，將電流控制在傳統電子學難以望其項背的微小距離尺度，這將有助於提身晶片的元件密度。另一個研究方向則是冀望以奈米粒子建構全電子元件，他們已能利用帶正/負電奈米粒子來製作類P/N材料，稍後就會發表第一個邏輯閘電路。詳見Nature nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2011.165。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/47571
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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