前瞻技術脈動：先進材料與技術（202310）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2023年11月3日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202310）

麻省理工學院的物理學家生成了費米子對的第一個快照
科學家通常使用機器學習來預測分子特性並縮小實驗範圍，但對於超導材料中的電子如何成對，科學家仍需要更多了解。麻省理工學院的研究人員開發了一種新的技術，直接觀察到原子雲中的粒子成對現象，為了解超導材料中的電子成對提供線索。他們使用鉀40原子來模擬超導材料中的電子行為，並開發了一種成像技術，觀察到即使在微小距離分隔的情況下，這些粒子也會成對。同時還觀察到一些有趣的模式和行為，如成對的棋盤狀分佈以及孤立的粒子通過時所造成的干擾。這些觀察結果為電子在超導材料中的成對提供了視覺藍圖，並有助於描述中子如何成對形成密集的超流體。這項研究有望推動高溫超導材料的發展，並提供更高效的電力傳輸。該研究發表在Science期刊上。
參考資料：MIT physicists generate the first snapshots of fermion pairs. MIT News, 2023/07/06.

由樹枝狀聚合物、纖維素和石墨烯所製成的環保發光電化學元件
在Advanced Functional Materials期刊上報導，日本九州大學與德國慕尼黑工業大學的研究團隊，利用樹枝狀聚合物(dendrimers)與生物質電解質和石墨烯電極製成環保的發光電化學元件(light-emitting electrochemical cells, LECs)。與稀有或重金屬製成、產品結構複雜且成本高的有機發光二極體相比，樹枝狀聚合物發光電化學元件結構相當簡單，LEC可以由單層有機薄膜與發光材料和電解質混合製成，並能用低成本的材料製作電極，進一步降低製造成本。此外，新技術也具備節能，其驅動電壓更低。透過調整樹枝狀聚合物的分子結構，研究團隊成功將該發光電化學元件的使用壽命提升10倍以上，達到1000多小時。此外，使用來自生物質纖維酸素作為電解質，並以石墨烯作為電極，是創新發光電化學元件走向環保的重要步驟，並有助於實現更加靈活的發光裝置。然而，研究團隊表示，該技術只能發出黃色光，尚待進一步研究，以實現更高的發光效率和全色光照明。
參考資料：A bright future in eco-friendly light devices, just add dendrimers, cellulose, and grapheme. Science Daily, 2023/07/07.

未來半導體的尖端電晶體
瑞典隆德大學(Lund University)的研究人員研發出新型的可配置電晶體，能更精準地控制其性質。這種新技術的發展旨在解決標準型電晶體在縮小尺寸至極限後面臨的問題，並增進裝置的效能和減少能源消耗。研究中，利用鐵電材料創造出可控制穿隧界面（tunnel junction）的「晶粒」，大小僅10奈米，能進行極微小的電氣橋接效應。未來，這種獨特的鐵電電晶體（ferro-TFET）可用於數位和類比電路中，例如新型記憶體單元或更節能的電晶體，並可應用於無線通訊、物聯網和量子電腦等領域。該研究的成果有助於改變半導體的未來發展，為新型電路設計提供了一種可能性。其研究發表於Nature Communications及Science Advances期刊上。(971個字；圖1)
參考資料：Cutting edge transistors for semiconductors of the future. Science Daily, 2023/07/03.

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