超薄电子膜提升6倍电池存储容量

2023-07-06      169 次浏览

使聚合物形成的糖与石油制成的大分子相互结合,就可以设计超薄电子薄膜,这种薄膜具有很多性能,可用于许多领域。发新的化合技术,使聚合物形成的糖与石油制成的大分子相互结合,就可以设计超薄薄膜,这种薄膜可以自行组织,具有5纳米的分辨率。这就开辟了新的前景,可以提高硬盘的容量和微处理器的速度。这项成果源自一项法美合作,牵头的是植物大分子研究中心(CentredeRecherchessurlesMacromoléculesVégétales),属于法国国家科学研究中心(CNRS),这项研究已有两项专利申请。论文发表在美国化学学会(ACS)《纳米》(Nano)杂志上。这种新型薄膜是基于混合共聚物,会带来众多应用,用于柔性电子产品,这些领域很广,包括光刻、生物传感器和太阳能电池


原子力显微镜图像显示,含糖聚合物(glycopolymer)经纳米组织化,转化为糖缸(sugarcylinders),这是在含硅聚苯乙烯矩阵(polystyrenematrix)中发生的。来源:法国国家科学研究中心在设计新一代微处理器之前,光刻技术还要进化,这种技术用于印刷电子电路,是必不可少的。


到现在为止,这种薄膜用于电子电路,它的设计一直是采用合成聚合物,这完全出现于石油。然而,这些薄膜有局限性:它的最低结构分辨率大约是20纳米,不能再缩小尺度,就是结合石油衍生聚合物也不行。这个限度一直是一个重要障碍,妨碍开发新一代超高分辨率的柔性电子设备。


为何会有这样的限度呢?这是因为两种聚合物不相容,这两种聚合物都出现于石油。出于这个原因,研究小组在国家科学研究中心高级研究员莱都恩斯波萨利(RedouaneBorsali)领导下,在植物大分子研究中心采用了一种混合材料:这种新型薄膜结合糖基聚合物与石油衍生聚合物(含硅聚苯乙烯),具有很多不同的物理/化学特性。


这种共聚物出现于高度不相容的基本材料,类似于把小水泡连接到石油泡沫。研究人员已证明,这种类型的结构可以自行组织,形成糖缸,在石油为基础的聚合物晶格内,每个结构有5纳米大小,远远小于聚物的可分辨尺度,聚物只包含石油衍生产物。此外,这种新一代材料的制备,可采用丰富、可再生和可生物降解的资源:就是糖。


实现这样的性能,就可以考虑大量用于柔性电子产品:缩小光刻电路,使信息存储容量新增六倍(闪存,也就是USB密钥,不再局限于1太比特的数据,而是达到6太比特),增强光伏电池和生物传感器的性能等。研究人员正在寻求改进,控制这些纳米-糖薄膜的大型组织化,而且设计不同的自组织结构。更多信息:《寡糖/含硅块状共聚物具有5纳米特点可用于光刻》(Oligosaccharide/Silicon-ContainingBlockCopolymerswith5nmFeaturesforLithographicApplications)。ACS《纳米》,2012年四月二十四日。



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