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科学家开发出石墨烯-硅光电混合芯片为超快芯片等应用开启大门
据物理学家组织网报道,美國哥伦比亚大学一项新研究证明石墨烯具有卓越的非线性光学性能,并据此开发出一种石墨烯-硅光电混合芯片.这种硅与石墨烯的结合,让人们离超低功耗光通信近了一步,让该技术在光互连以及低功率光子集成电路领域具有广泛的应用价值.相关论文发表在《自然·光学》杂志网站上.该研究团队由哥伦比亚大学的工程师和新加坡微电子研究所的研究人员组成.他们通过放置一个碳原子厚度的石墨烯薄片,成功将不发生光电或电光转换的无源器件,转化成为一个可发射微波光子信号、对波长进行转换的有源器件.
新器件所具备的非线性光学性能能改变系统参数(如透射比和波长转换)和输入功率水平.团队还发现,在这种由光驱动的混合芯片上存在电子和热响应,能发射出无线电信号,并可通过激光进行调制.在使用不同光学频率对无线电信号进行调制后,石墨烯-硅混合芯片能够产生完美的无线电谐振,且其所需功率比其他科学家用纯硅电路实现的低50倍.
研究人员称,他们通过将两种电磁场的混合产生了一个新的光频,使用其传输信号时所需能源远低于纯硅电路,并在实验中发现了四波混频现象.这使这种混合结构可成为处理大量光学信号的平台.而直到不久前,使用石墨烯的类似应用还只停留在微米尺度的芯片上,极大限制了这种材料性能的发挥.
领导该研究的哥伦比亚大学机械工程学教授表示,石墨烯扮演了重要的角色,极大地提高了原有组件的非线性光学性能,使其具备了数字开关切换功能和存储能力.
——Mary
美國科学家研制出一种可喷涂型锂电池
美國莱斯大学的科学家研制出一种具有革命性的新型电池,可以像油漆一样喷涂在任何表面,使其变成锂电池.这种电池通过向物体表面喷涂化学物质层形成,可以使用太阳能电池充电.
据报道,可喷涂电池已在浴室瓷砖上进行测试,能够产生稳定的2.4V电压,同时可使用太阳能电池进行充电.莱斯大学的科学家将这项新技术称之为“颠覆者”,能够在将来的某一天对电池产业产生重要影响.
莱斯大学的研究者用了数小时制作和混合涂料,而后将其喷涂到瓷砖表面,形成5个不同的层,这些层构成了电池的组件一两个电流收集器、一个阴极、一个阳极以及夹在中间的聚合物隔膜.测试中,9个喷涂在浴室瓷砖上的锂电池进行并联连接,其中一个覆盖太阳能电池.太阳能电池将实验室的灯光转化成电量,为锂电池充电.
瓷砖完成喷涂后,研究人员注入电解液,而后进行热封和充电.完全充电后,这组电池能够让一组排列成莱斯英文名称“RICE”的发光二极管亮6个小时.测试中,它们能够产生稳定的2.4伏电压.目前,研究小组已经为这项技术申请专利.更多信息请参阅news.rice.edu/.
——王丽英