中德科學(xué)家合作研究出一種用于搜尋暗物質(zhì)的超靈敏量子精密測(cè)量技術(shù)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)彭新華教授研究組與德國(guó)科學(xué)家合作開發(fā)出一種新型超靈敏量子精密測(cè)量技術(shù)，用于暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)直接搜尋，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比先前的國(guó)際最好水平提升至少5個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)成果2021年11月18日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《自然·物理學(xué)》。

在宇宙物質(zhì)質(zhì)量組成中暗物質(zhì)約占85%，然而，迄今為止還沒(méi)有找到暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。彭新華研究組利用氣態(tài)氙和銣原子混合蒸氣室，發(fā)明了具有超高靈敏度的新型核自旋量子測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了新型核自旋磁傳感器。該技術(shù)利用激光先極化銣原子蒸氣，再利用銣與氣態(tài)氙原子的自旋交換碰撞，從而將氙原子的核自旋極化?；谠撐锢頇C(jī)制，研究人員設(shè)計(jì)出磁場(chǎng)量子放大器，并將這臺(tái)自旋放大器與團(tuán)隊(duì)已發(fā)展的原子磁力計(jì)相結(jié)合，將原子磁力計(jì)的磁探測(cè)靈敏度提高了100倍。

理論預(yù)測(cè)，暗物質(zhì)與原子核會(huì)發(fā)生極微弱的相互作用，這種相互作用相當(dāng)于在原子核自旋上施加一個(gè)微小磁場(chǎng)——“贗磁場(chǎng)”。利用超靈敏磁場(chǎng)探測(cè)裝置可以檢驗(yàn)這一微小的“贗磁場(chǎng)”，以此來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子存在的跡象。彭新華研究組利用自旋放大器來(lái)放大暗物質(zhì)產(chǎn)生的“贗磁場(chǎng)”，大大提高了暗物質(zhì)的搜尋靈敏度。相比傳統(tǒng)大型暗物質(zhì)科學(xué)裝置，該設(shè)備只需要桌面尺寸的空間布局。

這一成果充分展示了量子精密測(cè)量技術(shù)與暗物質(zhì)探測(cè)的交叉融合，有望推動(dòng)宇宙天文學(xué)、粒子物理學(xué)和原子分子物理學(xué)等多個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。

中科院上海微系統(tǒng)所提出一種單質(zhì)新原理開關(guān)器件

中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所宋志棠、朱敏研究團(tuán)隊(duì)成功研制出一種單質(zhì)新原理開關(guān)器件，為海量三維存儲(chǔ)芯片的研發(fā)提供了新方案，該研究成果2021年12月10日發(fā)表于《科學(xué)》期刊。

集成電路是我國(guó)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其中，存儲(chǔ)芯片是集成電路的三大芯片之一，直接關(guān)系國(guó)家的信息安全。然而，現(xiàn)有主流存儲(chǔ)器——內(nèi)存和閃存，不能兼具高速與高密度特性，難以滿足指數(shù)型增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要，急需發(fā)展下一代海量高速存儲(chǔ)技術(shù)。三維相變存儲(chǔ)器是目前成熟的新型存儲(chǔ)技術(shù)，其核心是兩端開關(guān)單元和存儲(chǔ)單元，然而，商用的開關(guān)單元組分復(fù)雜，通常含有毒性元素，嚴(yán)重制約了三維相變存儲(chǔ)器在納米尺度的微縮以及存儲(chǔ)密度的進(jìn)一步提升。

針對(duì)以上問(wèn)題，宋志棠、朱敏與合作者提出了一種單質(zhì)新原理開關(guān)器件，該器件通過(guò)單質(zhì)Te與電極產(chǎn)生的高肖特基勢(shì)壘降低了器件在關(guān)態(tài)的漏電流（亞微安量級(jí)）；利用單質(zhì)Te晶態(tài)（半導(dǎo)體）到液態(tài)（類金屬）納秒級(jí)高速轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生類金屬導(dǎo)通的大開態(tài)電流（亞毫安量級(jí)），驅(qū)動(dòng)相變存儲(chǔ)單元。單質(zhì)Te開關(guān)器件基于晶態(tài)-液態(tài)新型開關(guān)機(jī)理，與傳統(tǒng)晶體管等完全不同，是集成電路全新開關(guān)器件。單質(zhì)Te具有原子級(jí)組分均一性，能與TiN形成完美界面，使二端器件具有一致性與穩(wěn)定性，并可極度微縮，為海量三維存儲(chǔ)芯片的研發(fā)提供了新方案。

韓國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)高耐久柔性突觸半導(dǎo)體材料

韓國(guó)成均館大學(xué)電子電氣工學(xué)系研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了高耐久性柔性突觸半導(dǎo)體元件。研究成果2021年12月刊登在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)觀察》上。

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在便攜式智能設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用需求迅速增加，特別是柔性電子在機(jī)器人工程及智慧保健醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。

研究組在聚酰胺材料的柔性基板上，將數(shù)十納米厚的非晶體氧化物半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行沉積后作為通道，組成非晶體氧化物半導(dǎo)體、離子-凝膠混合結(jié)構(gòu)，研發(fā)出可通過(guò)電脈沖信號(hào)控制的柔性突觸半導(dǎo)體元件。該元件在機(jī)械、電壓力測(cè)試后，表現(xiàn)出穩(wěn)定的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性。研究團(tuán)隊(duì)利用該元件制作了彈性阻力傳感器，安裝在手上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了可適用于神經(jīng)元系統(tǒng)。

南京航空航天大學(xué)成功制備柔性Cs4PbI6薄膜用于高靈敏度X射線檢測(cè)

南京航空航天大學(xué)Qiang Xu、Xiaoping Ouyang等人報(bào)道了采用一種簡(jiǎn)單的旋涂方法成功地制備了聚合物包覆的Au/Cs4PbI6/Au薄膜，該成果2021年12月1日在線發(fā)表于Nano Letters。

研究人員首先將一層薄薄的聚合物（環(huán)氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯和光引發(fā)劑1173的混合物）旋涂到石英襯底上，并用紫外燈固化1 min；再在聚合物膜表面蒸發(fā)一層50 nm的Au作為叉指電極，光學(xué)活性面積為0.2×0.4 cm2，指寬0.275 mm，間距0.275 mm；然后，采用溶液旋涂的方法在Au電極頂部旋涂一層厚度為8.4 μm的Cs4PbI6薄膜；最后，為了避免薄膜在空氣中的降解，旋涂聚合物薄膜將整個(gè)器件封裝成保護(hù)層。將聚合物從襯底上剝離得到柔性Au/Cs4PbI6/Au X射線探測(cè)器。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種靈活透明的器件在10 V下，對(duì)30 keV的單能X射線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了256.20 μC Gy?1cm?2的靈敏度，并且性能至少穩(wěn)定了60天而不會(huì)衰減。此外，在特定彎曲角和循環(huán)彎曲試驗(yàn)中也沒(méi)有觀察到明顯的衰減現(xiàn)象。探測(cè)器反復(fù)彎曲600次后，靈敏度和開?關(guān)電流值沒(méi)有明顯降低。這些結(jié)果揭示了Cs4PbI6鈣鈦礦薄膜在制造柔性X射線探測(cè)器方面的潛力。