前瞻技術脈動：先進材料與技術（202423）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年7月19日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202423）

泰洛斯行星天氣預報：白天地獄風暴，晚上鐵雨
在最近發射的韋伯太空望遠鏡(JWST)之前，外行星大氣通常僅透過單次觀測進行研究，使目前尚未有外行星天氣隨時間變化的明確資訊。歐洲太空總署(European Space Agency)研究團隊將發表於《Astrophysical Journal》期刊的研究成果指出，該團隊使用哈伯望遠鏡測量外行星泰洛斯（正式名稱為WASP-121 b）不斷變化的天氣。這顆體積相當於木星的行星離其恆星非常近，以至於幾乎被強烈的引力撕裂，並有著極端天氣條件。研究團隊使用2016年、2018年和2019年哈伯望遠鏡觀測的數據，對泰洛斯的天氣進行了建模。該行星處於潮汐鎖定狀態，導致其中一面永遠面向其恆星，形成灼熱的永恆白晝和寒冷的永恆夜晚。該行星騷動的大氣層形成巨大的颶風，溫度幾乎可達3410°F（1877°C）。此外，泰洛斯的雲層由鐵組成，在夜晚形成鐵雨。該研究幫助我們進一步理解外行星天氣，有助於未來搜尋潛在宜居行星。
參考資料: Planet Tylos weather forecast: Hellish hurricane today, iron rain tonight. New Atlas, 2024/01/07.

奈米線接觸突破了高性能電子產品的界限
強大的電子產品需要越來越多的連接，並且塞進越來越小的空間。現有技術正在達到物理可能性的極限。超級電腦已被用於優化交通、物流、工業運作和高精度醫療任務。高效能運算只是需要強大、高效、可靠的運算技術的眾多應用之一。滿足這些具有挑戰性的需求需要新的互連技術。基本概念很簡單：節距（即電子接點之間的空間）越小，晶片上可以安裝的電晶體和電子電路就越多，晶片的功能就越強大。倒裝晶片設計的舊標準是使用銅凸塊進行焊接，但當設備尺寸越來越小時，這項技術就會遇到物理限制，因為焊料可能會洩漏並導致系統短路。團隊決定嘗試新的互連技術，將觸點縮小到10微米以下他們及其工業界和學術界的合作夥伴提出了一種依賴銅奈米線的有前景之選擇，並成功對其在300 mm矽晶圓上的使用進行了評估。
參考資料: Nanowire contacts push the boundaries for high-performance electronics. TechXplore, 2024/01/09.

錫雙金屬有機化合物獨特的骨架有利於穩定的鋰離子存儲
電池容量是高效再生能源儲存和大幅減少碳排放的主要瓶頸。電池容量是高效再生能源儲存和大幅減少碳排放的主要瓶頸之一。作為鋰離子電池(LIB) 中釋放電子的電池陽極，錫(Sn)和錫混合合金理論上可以比更常見的碳基陽極以更高的密度儲存更多的能量。錫和錫合金，或另一種金屬與錫的混合物，可能優於其他陽極材料，但由於金屬在充電和放電過程中的膨脹而導致穩定性較差。克服這一限制的一種方法是創建金屬有機框架(MOF)，該框架可保持快速電子轉移（能量流），同時在充電和再充電過程中提供良好的穩定性。材料科學家最近創建了一種 Sn-Ti-EG 雙金屬有機化合物 MOF，透過多次充電和放電循環表現出高導電性、能量容量和穩定性。
參考資料: Unique framework of tin bimetal organic compound facilitates stable lithium-ion storage. TechXplore, 2024/01/09.

催化劑組合將二氧化碳轉化為固態碳奈米纖維
從二氧化碳中提取碳並將其製成奈米纖維等微細結構並非易事，其中一種直接、以熱驅動的過程需要超過1,000°C的高溫。Brookhaven National Laboratory和Columbia University研究團隊發表於《Nature Catalysis》期刊的研究成果指出，該團隊找到了一種將二氧化碳轉化為碳奈米纖維的新方法。該團隊的策略是聯合使用電化學和熱化學反應，使整個過程可在相對較低的溫度（約400°C）和常壓下進行。該方法可成功將碳固定為可用的固態形式，以抵銷甚至實現負碳排放。產生的碳奈米纖維可被摻入水泥等材料中，增強其強度並有效將碳固定。研究成果可望為將二氧化碳脫碳，使其成為有價值的固態碳產品提供一條成功途徑，同時還能產生可再生的氫氣作為副產品。(1332字；圖1)
參考資料: Catalytic combo converts CO2 to solid carbon nanofibers. Science Daily, 2024/01/11.

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