新型纳米材料“引导”电流重新布置内部线路

美国西北大学（Northwestern University）科学家开发出一种新型纳米材料，可以“引导”电流。这一进展可能会带来一种计算机，可以简单地重新配置内部布线，成为一台完全不同的设备，以满足不断变化的需求。

由于电子设备做得越来越小，制备电路的材料开始失去它们的属性，并开始受制于量子力学现象。因为遇到这个物理障碍，许多科学家就开始把电路制成多个维度，比如一个叠一个地堆叠组件。

西北大学的研究小组采取了截然不同的方法。他们制成了可重构的电子材料：这些材料可以重新安排自身，在不同的时间满足不同的计算需求。

“我们新的控制技术可用以引导电流，只需采用一块连续的材料。”巴托斯A.•格尔兹包斯基（Bartosz A. Grzybowski）说，他领导这项研究，“就像重新疏导一条河流一样，电子流可以导向多个方向，通过一块材料，甚至多个电子流在同一时间可以流向相反方向。”

格尔兹包斯基是麦考密克工程和应用科学学院（McCormick School of Engineering and Applied Science）化学和生物工程教授，也是温伯格艺术和科学学院（Weinberg College of Arts and Sciences）化学教授。

西北大学的这种材料，结合了不同形态的硅和聚合物为基础的电子材料，创造出一种新型电子材料：就是以纳米粒子为基础的电子材料。

这项研究的作者报告说，制备初步电子元件要采用这种混合材料，研究在线发表在10月16日的《自然•纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上。这项研究也将做封面故事，刊登在11月一期的杂志纸媒上。

“除了作为现有技术之间的立体桥梁之外，这种新材料的可逆性质使计算机可以重定向自身电路，以适应特定时刻的需要，” 大卫A.•沃克（David A. Walker）说，他是这项研究的一位作者，也是格尔兹包斯基研究小组的研究生。


a，图示：纳米离子黄金纳米粒子涂上单层带电荷的C11NMe3+ CL -硫醇。B，对照实验中使用的纳米粒子，涂有不带电硫醇C11或C11OH。c，图示纳米离子金纳米粒子薄膜沉积

想象一下，一台单独的设备可以重新配置自身，变换为电阻器，整流器，二极管和晶体管，只要接收到计算机的信号就行。多维电路可重新配置为新的电子电路，只需使用不同的电脉冲输入序列。

这种混合材料包含的导电颗粒，每个都是5纳米宽，涂有带正电荷的特殊化学物质。（一纳米是十亿分之一米。）这些粒子周围都是无数带负电荷的原子，以平衡带正电荷的粒子。给整个材料通电，小型的带负电荷的原子可以移动和重新配置，但相对较大的带正电荷颗粒不能移动。

在材料上四处移动这些海一样多的带负电荷的原子，就可以调制低高电导区域；从而创造一个有向路径，使电子可以流过这种材料。可擦除旧路径，创建新路径，只需要推拉海一样多的带负电荷原子。更复杂的电器元件，如二极管和晶体管，也可制成，只需使用多种类型的纳米粒子。

论文题目是《动态内部渐变控制和导向电流纳米材料》（Dynamic Internal Gradients Control and Direct Electric Currents Within Nanostructured Materials）。”除了格尔兹包斯基和沃克，其他作者还有中西秀行（Hideyuki Nakanishi），保罗J.•韦森（Paul J. Wesson），严勇（Yong Yan），他们都是西北大学的。

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