前瞻技術脈動：先進材料與技術（202427）

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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8月14日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202427）

磁偏手性分子可達到高度取向的鈣鈦礦薄膜
常規鈣鈦礦薄膜在結晶過程中不可避免地會產生對裝置有害的δ相，基於自旋軌道耦合效應，施加外部磁場可以有效增強和調節這種效應，從而在優化成分的同時精確調整鈣鈦礦薄膜中的晶體取向。

優化太陽能裝置的關鍵在於高品質鈣鈦礦薄膜的沉積。實現最小的缺陷密度和卓越的均勻性對於提高裝置性能至關重要。常用的策略是在鈣鈦礦薄膜結晶過程中引入特定分子，以消除缺陷或防止成分過多。蘇州大學的研究團隊提出了一種開創性的方法來操縱金屬鹵化物鈣鈦礦的晶體取向。他們引入了一組手性分子，並利用手性分子的固有特性，在鈣鈦礦中的手性分子和甲脒(FA)離子之間建立了量化的強力，稱為磁偶極矩。常規鈣鈦礦薄膜在結晶過程中不可避免地會產生對裝置有害的δ相，簡單地利用手性鈍化分子可以有效調控鈣鈦礦薄膜的成分，但磁偶極矩的存在不夠強，不足以起到保護鈣鈦礦薄膜的作用。基於自旋軌道耦合效應，施加外部磁場可以有效增強和調節這種效應，從而在優化成分的同時精確調整鈣鈦礦薄膜中的晶體取向。與涉及直接實施有機分子的傳統鈍化策略相比，該方法顯示手性分子與鈣鈦礦之間的相互作用能顯著增加了數倍。這項重大改進確保了有效的結晶調節並實現了均勻的鈣鈦礦薄膜。
參考資料：Magnetic-biased chiral molecules enable highly oriented perovskite films, TechXplore. 2024/01/26.

科學家在碳奈米管中困住氪原子，形成一維氣體
透過將氪(Kr)原子困在碳奈米管內，成功創造出一維氣體，並透過使用穿透式電子顯微鏡，捕捉氪原子在試管內相互結合的瞬間。

由University of Nottingham研究團隊發表於《ACS Nano》期刊的研究成果指出，該團隊透過將氪(Kr)原子困在碳奈米管內，成功創造出一維氣體，取得了科學突破。研究團隊使用巴克明斯特富勒烯(buckminsterfullerene)，一種呈足球形狀的分子，將單個氪原子運送到奈米試管內。接著，透過使用先進的穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy，TEM)，該團隊捕捉了氪原子在奈米試管容器內相互結合的瞬間，揭露了原子行為和分子間作用力的實況。
參考資料：Scientists Trap Krypton Atoms in Carbon Nanotube To Form One-Dimensional Gas, SciTechDaily. 2024/01/28.

由聲音驅動的感測器可以節省數百顆電池
傳統監測設備如橋樑或醫療裝置，需耗用大量電池供應能量，每天將產生數百萬顆電池垃圾。透過聲波振動產生微小電脈衝，用以啟動關閉的電子裝置，實現無需電池的能源供應。

蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊開發了一種感應器，利用聲波振動產生能量，毋需電池供應。這種metamaterial的感測器純由矽膠製成，避免使用有毒重金屬和稀土元素。其應用包括地震或建築監測，能準確辨識特定聲音或波動，也可應用於監控廢棄油井等領域。相關研究已申請專利，並在《Advanced Functional Materials》期刊中發表相關研究成果。這項技術能解決大量電池垃圾衍生的環境問題，同時具備低成本和易維護的優勢。(1032字；圖1)
參考資料：Sound-powered sensors stand to save millions of batteries, TechXplore. 2024/01/29.

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