阿貢科學(xué)家僅通過(guò)改變其形狀就可以改變材料特性

通過(guò)將電子和離子的傳輸限制在圖案化薄膜中，科學(xué)家們找到了一種潛在地增強(qiáng)材料性能以設(shè)計(jì)下一代電子產(chǎn)品的方法

就像池塘里的漣漪，電子像波浪一樣穿過(guò)材料，當(dāng)它們碰撞和相互作用時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生新的有趣的圖案。

美國(guó)能源部 (DOE) 阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們已經(jīng)看到，當(dāng)其形狀受到限制時(shí)，稱為二氧化鈦的金屬氧化物薄膜中會(huì)出現(xiàn)一種新型波形。限制是將材料限制在邊界內(nèi)的行為，可以改變材料的特性以及分子通過(guò)它的運(yùn)動(dòng)。

“在這個(gè)獨(dú)特的長(zhǎng)度尺度上進(jìn)行研究使我們能夠看到非常有趣的建設(shè)性干涉現(xiàn)象，表明量子干涉，同時(shí)獲得關(guān)于電子和離子如何相互作用的新信息。”— 主要作者弗蘭克·伯羅斯

在二氧化鈦的情況下，它導(dǎo)致電子以一種獨(dú)特的模式相互干擾，從而增加了氧化物的導(dǎo)電性或?qū)щ姵潭?。這一切都發(fā)生在中尺度上，在這個(gè)尺度上科學(xué)家可以看到量子效應(yīng)以及電子和分子的運(yùn)動(dòng)。

總而言之，這項(xiàng)工作為科學(xué)家們提供了關(guān)于原子、電子和其他粒子在量子水平上的行為方式的更多見解。這些信息可以幫助設(shè)計(jì)可以處理信息并在其他電子應(yīng)用中有用的新材料。

“真正讓這項(xiàng)工作與眾不同的是我們調(diào)查的規(guī)模，”主要作者、西北大學(xué)阿貢材料科學(xué)系 (MSD) 研究生弗蘭克巴羅斯說(shuō)。â <“在這種獨(dú)特的長(zhǎng)度尺度上進(jìn)行研究使我們能夠看到非常有趣的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象表明在量子水平上發(fā)生了干擾，同時(shí)獲得了有關(guān)電子和離子如何相互作用的新信息。”

改變幾何形狀以改變材料屬性

通常，當(dāng)向二氧化鈦等氧化物施加電流時(shí)，電子以簡(jiǎn)單的波形流過(guò)材料。與此同時(shí)，離子——或帶電粒子——也會(huì)四處移動(dòng)。這些過(guò)程產(chǎn)生了材料的電子傳輸特性，例如導(dǎo)電性和電阻，這些特性在下一代電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中得到了利用。

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