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第二个半导体革命

10月14日的材料日将展示下一代用于传感、能源和计算设备的极薄、坚韧的量子材料

丹尼斯Paiste · 2015年10月9日, · 麻省理工学院新闻

Tomás说,这种充当传感器的灵活透明显示器和皮肤贴片是基于二维量子材料的许多新器件,例如石墨烯和钼二硫化物,这是一个类似于基于硅基计算机革命的40至50年。Palacios,MIT电气工程与计算机科学副教授。

“由于在室温下可以观测到新的量子性质,我们可以提出新的应用。这就是量子真正令人兴奋的地方。帕拉西奥斯将展示他最近的工作在记忆细胞,模拟到数字转换器和环形振荡器材料日研讨会10月14日,周三,在麻省理工学院的克雷斯基礼堂。他设想了一个电子无处不在的未来。

“我们正在努力开发基于石墨烯的设备,在室温下显示量子霍尔效应,以便对量子通信进行单光子检测,以及极高的分辨率计量,使GPS工作在建筑物内,”帕拉西斯(Palacios)添加指示这MIT / MTL镓氮化物能量促进用于石墨烯设备和2D系统的MIT / MTL中心

“这些材料的美在于它们是极端的,”帕拉西奥斯解释说。“没有什么更薄,也没有什么更强。没有任何东西能让电子跑得更快。这些极端独特的特性为我们在设计设备和系统时提供了新的灵活性。”

“我们正在开始半导体革命;这就像今天是1960年。我们在我们面前有40-,50年的跑步,充分利用这些新材料和新一代电路和微系统,即这些材料的使能,“Palacios说。

今年的材料日研讨会和招贴会的主题是“量子材料”综合量子材料(CIQM)年会。CIQM,由国家科学基金会补助号提供支持DMR-1231319.该项目由哈佛大学、麻省理工学院、霍华德大学和波士顿科学博物馆合作完成。

材料日扬声器将向应用Quantum Fenonema展示他们最新的见解,以了解基础科学,开发新材料,创造新的计算机,传感器,能源和通信设备:

•元素六首席技术官Daniel Twitchen将在使用化学气相沉积(CVD)和其他机械和化学方法以创建用于高功率光学应用的合成钻石,如红外成像和集成光子。他还将在单晶CVD金刚石中讨论单光子电平的控制光信号,用于在量子光学和磁感测中应用纳米蜂窝和波导。

加里·l·哈里斯,霍华德大学研究生院的院长将呈现使用碳化硅作为纳米胺播种以高质量的钻石外延的基板。Harris正在使用氮气,硅和锗作为量子掺杂剂开发新的钻石应用。哈里斯也是电气计算机工程教授,以及霍华德研究和研究生的副教授。他是CIQM的一个共同主体调查员。

•英特尔组件研究中的高级主工工程师乔治·博古诺夫将在耦合振荡器阵列的同步和储存器计算与量子点或磁性信号阵列的同步的更新。

•巴勃罗Jarillo-Herrero,三井职业发展物理学副教授麻省理工学院,将描述他的团队的努力量子电子传输和光电领域的范德瓦耳斯异质结构,以实例从开幕式在石墨烯的带隙最薄的光电探测器,太阳能电池,以及基于过渡金属双硫属化合物的led。

阿米尔Yacoby他将介绍他利用氮空位中心磁测技术来探索凝聚态物理。Yacoby从一个铁磁微盘上探测到大约50纳米处的自旋波磁场。Yacoby还将演示在磁性薄膜中直接成像的自旋结构,这对存储设备有很大的兴趣。

Nuh Gedik.MIT的Lawrence C.(1944)和Sarah W. Biedenharn职业发展副教授将讨论他在拓扑绝缘体方面的工作,这种绝缘体表面具有特殊的导电电子态,但其本体不导电。他对这些材料的研究揭示了电子和光之间的一种奇异的混合状态,这种状态在理论上被预测过,但以前从未在固体中观察到。Gedik将描述最近的实验,利用超短激光脉冲来探测和控制拓扑表面态的性质,并捕获它们的电子能带的飞秒电影。了解和表征这些材料的独特性质可以导致新的应用,如电流感应磁化或极其强大的量子存储位。

电子到处都是电子设备

帕拉西奥斯认为,增材制造将使即将到来的电子时代成为可能。“我们在去年所做的修改是一个3 - d打印机能够打印在同一时间结构材料和其他3 d打印机以及电子、二维材料,我们用各种各样的传感器,能量收割机,以及一些逻辑,我们可以嵌入任何对象内部打印,“他说。

量子材料也是大面积、高度分布式系统的理想选择,比如覆盖飞机或航天器整个表面的传感器网络。Palacios说:“为了实现传感器网络,你需要非常大面积的电子设备,这些电子设备可以部署在非常有纹理的表面上。”“就这一点而言,我相信,这些材料是最理想的,因为你可以让它们几乎像你在一卷一卷的基础上印刷报纸,你可以以非常低的成本制造设备。”它们可能没有很高的性能,但你可能不需要非常快的设备来了解飞机的结构完整性。”

纳入这些新材料和设备的第一个应用程序可能是无法用常规材料进行的应用程序。从那个角度来看,大面积分布式系统可能是首批用途之一,例如监控桥梁,高速公路和其他基础设施的结构完整性。“它将从那里生长,”他建议。

这些二维量子材料的另一个优点 - 一些厚度为三个原子的单个原子 - 它们是它们在又一次折叠的能力。灵感来自生物学,特别是细胞器和他们高度折叠的蛋白质,帕拉西之间正在追求新的研究线,以创建高度折叠的电子设备。“性能密度,功能的功能,我们可以从单元格中获得的量高于我们可以从基于硅的芯片获得的性能密度,”Palacios解释“我们所拥有的最小硅系统几个立方毫米,而电池能够整合能量收集,通信,化学传感,一点加工,全部成10立方米。基于硅基电子和生物学之间的差异是折叠,能够进入第三维度。“除了哈佛大学和南加州大学的研究人员以及帕拉西之间,帕拉西之间会导致空军资助的穆里制造二维电路,然后再次折叠它们以模仿蛋白质的结构。

“从现在开始的五年,当程序结束时,我们将拥有这些小瓶,具有高度折叠的电子电路的基本构建块,我们将能够以同样的方式结合,即自然能够结合生物细胞器。所以我非常非常兴奋,在这种新的设备和系统中,通过工程在二维材料上折叠这些新的设备和系统,“他说。

材料日研讨会,将于上午8:45举行至下午3:30。10月14日,周三,在麻省理工学院的克雷斯基礼堂。紧接着,海报会议从下午3:30到5:30发生。在斯特拉顿学生中心2楼的La Sala de Puerto Rio。

CIQM年会从上午8:50至4:45下午4:45举行。,10月15日,在Stratton Student Centre,2楼的萨拉德波多黎各,后面下午4:45至6:30

的Materials Processing Center (MPC) celebrated 35 years of service to the MIT faculty and materials research community on Feb. 1. As an interdisciplinary center within MIT’s ‪School of Engineering‬‬, MPC serves about 60 researchers in both the School of Engineering and the ‪科学学院,协助起草建议和管理补助金,并提供工业外联和通信。MPC还有助于教师组织跨学科团队,以获得新的拨款,新举措和新研究中心的发展。


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