下一代顯示器和光伏電池性能有望大幅提升！納米晶體關鍵障礙被克服

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報道，芝加哥大學（UChicago）化學家們的突破性進展可能會產生“未來設備”，如下一代顯示器和太陽能電池。

事實上，自20世紀50年代以來，技術構件已經變得越來越小。但是為了創造未來的電子產品，比如更強大的手機，更高效的太陽能電池，甚至是量子計算機，科學家們需要在最微小的尺度上開發出全新的技術。

科學家們感興趣的一個領域是納米晶體。這些微小的晶體可以自己組合成許多形態，但科學家們一直難以弄清楚如何讓它們彼此“交談”。一項新的研究在使納米晶體以電子方式協同工作方面取得了突破。這項研究成果已于近期發表在了《科學》（Science）雜志上，可能會為未來具有新功能的設備打開大門。

這篇論文的通訊作者，芝加哥大學教授Dmitri Talapin說，“我們稱這些為超級原子構件，因為它們可以賦予新的能力。例如，讓相機看到紅外線范圍。但是直到現在，要把它們組裝成結構并讓它們相互‘交談’是非常困難的。現在，我們第一次不必再做選擇。這是一個變革性的改進。”

該研究的第一作者之一、化學博士生喬希·波特納（Josh Portner）說，在他們的論文中，科學家們列出了設計規則，這些規則應該允許創造許多不同類型的材料。

事實上，在這之前，科學家們也可以用許多不同的材料（金屬、半導體和磁鐵）制造出納米晶體，每一種材料都會產生不同的性能。但問題是，每當他們試圖將這些納米晶體組裝成陣列時，新的超晶體會在它們周圍長出長長的“毛發”。

這些毛發使得電子很難從一個納米晶體跳到另一個。電子是電子通信的信使，它們移動方便的能力是任何電子設備的關鍵部分。

研究人員需要一種方法來減少每個納米晶體周圍的“毛發”，這樣他們就可以把它們包得更緊，并減少中間的空隙。研究人員表示，“當這些空隙只有原來的三分之一時，電子跳過的概率就會高出10億倍左右。它隨距離的變化非常強烈。”

為了剃掉這些“毛發”，他們試圖了解在原子水平上發生了什么。研究發現，生長超級晶體的部分過程是在溶液中完成的。事實證明，隨著晶體的生長，它們經歷了一個不尋常的轉變，其中氣態、液態和固態相全部共存。

研究人員表示，通過精確控制該階段的化學反應，他們可以創造出具有更硬、更細外表的晶體，這些晶體可以更緊密地擠在一起。他們說，“了解它們的相行為對我們來說是一個巨大的飛躍。”

完整的應用范圍仍不清楚，但科學家們可以想到該技術可能導致的多個領域。研究人員說，“例如，也許每個晶體可以成為量子計算機中的一個量子比特；將量子比特耦合成陣列是目前量子技術的基本挑戰之一。”

本文轉自:科創板日報