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前瞻技術脈動:先進材料與技術(202409)

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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4月19日
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圖、前瞻技術脈動:先進材料與技術(202409)

基於CMOS晶片和矽光子學的節能發射器 
英國南安普敦大學的研究團隊最近開發了基於整合互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術和矽光子學的前瞻性發射器,其整合放大器電路及光調變器,可以在極低能耗下實現了出色的資料傳輸速率。這款裝置的能耗在每個位元傳輸低於1個皮焦耳(pJ, 10-12 J),因此證實所研究的整合設計方法能兼顧資料傳輸及能源效率,研究成果已經發表在《Nature Electronics》期刊上。
參考資料:An energy efficient transmitter based on a CMOS chip and silicon photonics. TechXplore, 2023/11/07.


開發「室內太陽能」為物聯網供應動力
物聯網裝置的應用中,室內供電的方式成為一個問題。德國Fraunhofer太陽能系統研究所發表了一項研究,將太陽能電池板技術引入室內,以供應物聯網裝置的電力。研究中比較了多種光伏電池材料在室內照明下的效能,磷化銦鎵(InGaP)的表現最佳,轉換效率高達40%。磷化銦鎵的價格相對昂貴,但有較高的效能,而較低成本的鈣鈦礦或有機薄膜的表現尚在可接受範圍,且穩定性甚佳,亦是具有商業潛力的選項,研究成果已經發表在《ACS Applied Energy Materials》期刊。
參考資料:Developing 'indoor solar' to power the Internet of Things. TechXplore, 2023/11/09.


光子學團隊開發出適合指尖的高性能超快雷射器
超快鎖模雷射對於解開自然界最快時間尺度的秘密是必不可少的,但目前最先進的鎖模雷射是昂貴的、功率需求高的桌面系統,僅限於實驗室使用。研究人員發表在《Science》上的成果,展示了一種在奈米光子晶片上創建高性能超快雷射的新方法。此種小型化鎖模雷射器,是一種獨特的雷射器,能夠以飛秒(fs, femtoseccond)間隔發射一系列超短相干光脈衝。研究的團隊獨特地將III-V族半導體的高雷射增益和TFLN奈米級光子波導的高效脈衝整形能力結合起來,成為能發射0.5瓦高輸出峰值功率的雷射。此外,所展示的鎖模雷射還表現出許多傳統雷射無法達到的有趣特性,例如,透過調節雷射的泵浦電流,能在200 MHz的寬範圍內精確調諧輸出脈衝的重複頻率。透過利用所展示的雷射器的強大可重構性,研究團隊希望能夠實現晶片級、頻率穩定的梳狀源,這對精密感測非常重要。該研究團隊還需要解決額外的挑戰,以實現可擴展、整合、超快的光子系統。
參考資料:Photonics team develops high-performance ultrafast lasers that fit on a fingertip. phys.org, 2023/11/09.


太陽能裝置同時產生清潔水和清潔燃料
太陽能驅動的水分解,即水分子被分解成氫氣和氧氣,需要從完全純淨的水開始,因為任何污染物都會毒害催化劑或導致不必要的化學副反應。研究人員開發了一種漂浮的太陽能裝置,可以在世界任何地方將受污染的水或海水轉化為清潔的氫燃料和純淨水。他們將光催化劑沉積在奈米結構的碳網上,該碳網是光和熱的良好吸收體,產生光催化劑用來產生氫氣的水蒸氣。多孔碳網經過防水處理,既可以幫助光催化劑漂浮,又可以使其遠離下面的水,這樣污染物就不會干擾其功能。(997字;圖1)
參考資料:Solar-powered device produces clean water and clean fuel at the same time. Techxplore, 2023/11/13.



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