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智科眼: 双语看懂新科研
纳米材料 1726
Two-dimensional(二维) (2-D)((2D)) materials(材料)—as(—as) thin() as(as) a(a) single layer(单层) of(of) atoms(原子)()have(have) intrigued(好奇的) scientists(科学家们) with(with) their(它们) flexibility(灵活性),(,) elasticity(弹性),(,) and() unique(独特) electronic(电子) properties(特性),(,) as(as) first(首次) discovered(发现) in(in) materials(材料) such as(例如) graphene(石墨烯) in(in) 2004.(2004.) Some(一些) of(of) these(这些) materials(材料) can(能够) be(be) especially(特别) susceptible(容易) to(to) changes(变化) in(in) their(它们) material(材料) properties(性质) as(as) they(它们) are(are) stretched(拉伸) and() pulled().(.) Under(Under) applied(应用) strain(应变),(,) they(它们) have(have) been(been) predicted(预测) to(to) undergo(经历) phase transitions(相变) as(as) disparate(不同) as(as) superconducting(超导) in(in) one(一个) moment(瞬间) to(to) nonconducting(不导通) the next(),(,) or(或者) optically(光学) opaque(不透明) in(in) one(一个) moment(瞬间) to(to) transparent(透明) in(in) the next().(.)
Now(现在),(,) University(大学) of(of) Rochester(罗切斯特) researchers(研究人员) have(have) combined(结合) 2-D(2-D) materials(材料) with(with) oxide(氧化物) materials(材料) in(in) a(a) new(新的) way(方式),(,) using(利用) a(a) transistor(晶体管)-()scale(尺度) device(设备) platform(平台),(,) to(to) fully(充分) explore(探索) the capabilities(功能) of(of) these(这些) changeable(可变的) 2-D(2-D) materials(材料) to(to) transform(转换) electronics(电子),(,) optics(光学),(,) computing(计算) and() a(a) host(主机) of(of) other(其他) technologies(技术).(.)
"We're("We're) opening up(打开) a(a) new(新的) direction(方向) of(of) study(研究),"(,") says() Stephen(斯蒂芬) Wu,(Wu,) assistant(助理) professor(教授) of(of) electrical(电气) and() computer(计算机) engineering(工程) and() physics(物理学).(.) "(")There(具有)'s('s) a(a) huge() number() of(of) 2-D(2-D) materials(材料) with(with) different(不同) properties(特性)()and() if(如果) you() stretch(拉伸) them(它们),(,) they(它们) will() do(do) all(各种) sorts() of(of) things(事情)."(.")
The platform(平台) developed(开发) in(in) Wu's(Wu's) lab(实验室),(,) configured(配置) much(非常) like(相似) traditional(传统) transistors(晶体管),(,) allows(可以) a(a) small() flake() of(of) a(a) 2-D(2-D) material(材料) to(to) be(be) deposited(沉积) onto() a(a) ferroelectric material(铁电材料).(.) Voltage(电压) applied(应用) to(to) the ferroelectric(铁电体)()which(which) acts(行为) like() a(a) transistor(晶体管)'s('s) third(第三) terminal(端子),(,) or(或者) gate(栅极) -()strains() the 2-D(2-D) material(材料) by(by) the piezoelectric effect(压电效应),(,) causing(使) it() to(to) stretch(拉伸).(.) That(That),(,) in(in) turn(转向),(,) triggers(触发) a(a) phase change(相变) that(that) can(可以) completely(完全) change() the way(方式) the material(材料) behaves(表现).(.) When(When) the voltage(电压) is(is) turned(转身) off(off) the material(材料) retains(保持) its() phase(相位) until(直到) an(一个) opposite(相反) polarity(极性) voltage(电压) is(is) applied(应用),(,) causing(使) the material(材料) to(to) revert(恢复) to(to) its() original(原始) phase(相位).(.)
"(")The ultimate(最终) goal(目标) of(of) two-dimensional(二维) straintronics(straintronics) is(is) to(to) take(采取) all(所有) of(of) the things(事物) that(that) you() couldn(couldn)'t('t) control(控制) before(before),(,) like() the topological(拓扑),(,) superconducting(超导),(,) magnetic(磁性),(,) and() optical properties(光学性质) of(of) these(这些) materials(材料),(,) and() now(现在) be(be) able(能够) to(to) control(控制) them(它们),(,) just(只是) by(by) stretching(拉伸) the material(材料) on(on) a(a) chip(芯片),"(,") Wu(Wu) says().(.)
"If("If) you() do(do) this(这一) with(with) topological(拓扑) materials(材料) you() could(可能) impact(影响) quantum(量子) computers(计算机),(,) or(或者) if(如果) you() do(do) it() with(with) superconducting(超导) materials(材料) you() can() impact(影响) superconducting electronics(超导电子学)."(.")
In(In) a(a) paper(论文) in(in) Nature(本质) Nanotechnology(纳米技术),(,) Wu(Wu) and() his() students(学生) describe(描述了) using(使用) a(a) thin film(薄膜) of(of) two-dimensional(二维) molybdenum() ditelluride(二碲) (MoTe2)((MoTe2)) in(in) the device(设备) platform(平台).(.) When(When) stretched(拉伸) and() unstretched(未拉伸),(,) the MoTe2(MoTe2) changes() from(from) a(a) low conductivity(低传导性) semiconductor material(半导体材料) to(to) a(a) highly() conductive(导电) semimetallic(半金属) material(材料) and() back() again(再次).(.)
"It("It) operates(运行) just(只是) like() a(a) field effect transistor(场效应晶体管).(.) You() just(只是) have to(不得不) put(put) a(a) voltage(电压) on(on) that(that) third(第三) terminal(端子),(,) and() the MoTe2(MoTe2) will() stretch(拉伸) a(a) little() bit(bit) in(in) one(一个) direction(方向) and() become(变成) something(东西) that(that)'s('s) conducting(导电).(.) Then(然后) you() stretch(拉伸) it() back() in(in) another(另一个) direction(方向),(,) and() all(所有) of(of) a(a) sudden(突然) you() have(have) something(东西) that(that) has(has) low conductivity(低传导性),"(,") Wu(Wu) says().(.)
The process(过程) works(工作) at(at) room temperature(室温),(,) he() adds(补充),(,) and(并且),(,) remarkably(显著),(,) "(")requires(需要) only() a(a) small amount(少量) of(of) strain(应变)—we're(—we're) stretching(拉伸) the MoTe2(MoTe2) by(by) only() 0.4(0.4) percent() to(to) see(看到) these(这些) changes(变化)."(.")
Moore(摩尔定律)'s('s) law(法律) famously(著名地) predicts(预测) that(that) the number(数量) of(of) transistors(晶体管) in(in) a(a) dense(密集) integrated circuit(集成电路) doubles() about(about) every() two(两个) years().(.)
However(然而),(,) as(as) technology(技术) nears(接近) the limits(极限) at(at) which(which) traditional(传统) transistors(晶体管) can(可能) be(be) scaled(缩放) down() in(in) size(尺寸)—as(—as) we(我们) reach(达到) the end(终点) of(of) Moore(摩尔定律)'s('s) law(法律)()the technology(技术) developed(开发) in(in) Wu's(Wu's) lab(实验室) could(可能) have(have) far-reaching(广泛) implications(影响) in(in) moving(移动) past(过去) these(这些) limitations(限制) as(as) the quest(寻求) for(for) ever(以往) more(更多) powerful(功能强大),(,) faster(更快) computing(计算) continues(继续).(.)
Wu's(Wu's) platform(平台) has(has) the potential(可能) to(to) perform(执行) the same(相同) functions(功能) as(as) a(a) transistor(晶体管) with(with) far() less() power consumption(功率消耗) since(由于) power(功耗) is(is) not() needed(需要) to(to) retain(保持) the conductivity(导电) state(状态).(.) Moreover(此外),(,) it() minimizes(最小值) the leakage(泄漏) of(of) electrical current(电流) due to(由于) the steep(陡峭) slope(斜率) at(at) which(which) the device(器件) changes(改变) conductivity(导电率) with(with) applied(应用) gate(栅极) voltage(电压).(.) Both(Both) of(of) these() issues(问题)()high power(大功率) consumption(消耗) and() leakage(泄漏) of(of) electrical current(电流)()have(have) constrained(限制) the performance(性能) of(of) traditional(传统) transistors(晶体管) at(at) the nanoscale(纳米尺度).(.)
"(")This() is(is) the first(第一) demonstration(证明),"(,") Wu(Wu) adds(补充).(.) "(")Now(现在) it's(it's) up(up) to(to) researchers(研究人员) to(to) figure out(想出) how(如何) far() it() goes()."(.")
One(一个) advantage(优势) of(of) Wu's(Wu's) platform(平台) is(is) that(that) it() is(is) configured(配置) much(非常) like(相似) a(a) traditional(传统) transistor(晶体管),(,) making(制造) it() easier(更容易) to(to) eventually(最终) adapt(适应) into(into) current(当前) electronics(电子设备).(.) However(但是),(,) more(更多) work(工作) is(is) needed(需要) before(before) the platform(平台) reaches(到达) that(that) stage(阶段).(.) Currently(目前) the device(设备) can(能够) operate(运行) only(只能) 70(70) to(to) 100(100) times() in(in) the lab(实验室) before(before) device(设备) failure(故障).(.) While(虽然) the endurance(耐久性) of(of) other(其他) non-volatile memories(非易失性存储器),(,) like() flash(闪存),(,) are(are) much() higher() they(它们) also() operate(运行) much(许多) slower(更慢) than(than) the ultimate(最终) potential(潜力) of(of) the strain(应变)-()based(基于) devices(设备) being(存在) developed(开发) in(in) Wu's(Wu's) lab(实验室).(.)
"Do("Do) I() think(认为) it's(it's) a(a) challenge(挑战) that(that) can(可以) be(be) overcome(克服)?(?) Absolutely(绝对),"(,") says() Wu,(Wu,) who(who) will() be(be) working on(继续工作) the problem(问题) with(with) Hesam(Hesam) Askari(Askari),(,) an(一个) assistant(助理) professor(教授) of(of) mechanical engineering(机械工程) at(at) Rochester(罗切斯特),(,) also() a(a) co-(共同)author(作者) on(on) the paper(论文).(.) "It's("It's) a(a) materials(材料) engineering(工程) problem(问题) that(that) we(我们) can(可以) solve(解决) as(as) we(我们) move(移动) forward(向前) in(in) our(我们) understanding(理解) how(如何) this(这个) concept(概念) works()."(.")
They(它们) will() also() explore(研究) how much(多少价钱) strain(应变) can(可以) be(be) applied(应用) to(to) various(各种) two-dimensional(二维) materials(材料) without(没有) causing(使) them(他们) to(to) break(破裂).(.) Determining(确定) the ultimate(极限) limit(限制) of(of) the concept(概念) will() help(有助于) guide(指导) researchers(研究人员) to(to) other(其他) phase-change materials(相变材料) as(as) the technology(技术) moves(移动) forward(向前)
Wu,(Wu,) who(who) completed(完成了) his() Ph(Ph) .(.) D.(D.) in(in) physics(物理学) at(at) the University(大学) of(of) California(加州),(,) Berkeley(伯克利分校),(,) was(was) a(a) postdoctoral(博士后) scholar(学者) in(in) the Materials Science(材料科学) Division() at(at) Argonne(阿贡国家实验室) National(国家) Laboratory(实验室) before(before) he() joined(加入) the University(大学) of(of) Rochester(罗切斯特) as(as) an(一个) assistant(助理) professor(教授) in(in) the Department() of(of) Electrical(电气) and() Computer(计算机) Engineering(工程) and() the Department() of(of) Physics(物理) in(in) 2017.(2017.)
He() started(开始) with(with) a(a) single(单独) undergraduate(本科) student(学生) in(in) his() lab(实验室)()Arfan(Arfan) Sewaket(Sewaket) '19,('19,) who(who) was(was) spending(花费) the summer(夏天) as(as) a(a) Xerox(复印) Research(研究) Fellow(研究员).(.) She() helped(帮助) Wu(Wu) set() up(up) a(a) temporary(临时) lab(实验室),(,) then(然后) was(was) the first(第一个) to(to) try out(实验出) the device(设备) concept(概念) and() the first(第一个) to(to) demonstrate(证明) its() feasibility(可行性).(.)
Since then(以后),(,) four() graduate(研究生) students(学生) in(in) Wu's(Wu's) lab(实验室) —-(—-) lead(领导) author(作者) Wenhui(Wenhui) Hou(Hou),(,) Ahmad(Ahmad) Azizimanesh(Azizimanesh),(,) Tara(塔拉) Pen()?a,(?a,) and() Carla(Carla) Watson(沃森) "(")have(have) done(DONE) so much(全然) work(工作)"(") to(to) document(文档) the device(设备)'s('s) properties(属性) and() refine(改善) it,(it,) creating(创造) about(about) 200(200) different(不同) versions(版本) to(to) this() point(),(,) Wu(Wu) says().(.) All(所有) are(are) listed(列出) with(with) Sewaket(Sewaket) as(as) coauthors(共同作者),(,) along(along) with(with) Askari(Askari) and() Ming() Liu(Liu) of(of) Xi'an(Xi'an) Jiaotong(Jiaotong) University(大学) in(in) China(中国).(.)

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