通过将电子和离子的传输限制在图案化的薄膜中，科学家找到了一种潜在增强材料特性以设计下一代电子产品的方法
像池塘中的涟漪一样，电子像波浪一样通过材料传播，当它们碰撞并相互作用时，它们会产生新有趣的模式。亚博网站下载
美国能源部（DOE）Argonne National Laboratory的科学家在将其形状被限制时，在称为Titania的金属氧化物薄膜中出现了一种新型的波模式。限制，即限制边界内的材料的行为，可以改变材料的特性和分子的运动。亚博网站下载
在这个独特的长度尺度上进行调查使我们能够看到非常有趣的建设性干扰现象，指示量子干扰，同时获得有关电子和离子如何相互作用的新信息。
首席作家弗兰克·伯罗斯（Frank Burrows）
就二二氧化钛而言，它导致电子以独特的模式互相干扰，从而增加了氧化物的电导率或电力的程度。这一切都发生在中尺度上，其中科学家可以看到量子效应和电子和分子的运动。
总的来说，这项工作为科学家提供了有关原子，电子和其他颗粒在量子水平上的行为方式的更多见解。yabo214这些信息可以帮助设计可以处理信息并在其他电子应用中有用的新材料。亚博网站下载
“真正使这项工作与众不同的是我们调查的规模的大小，”首席作家弗兰克·巴罗斯（Frank Barrows）说，阿尔贡材料科学部（MSD）的西北大学研究生。亚博网站下载亚博老虎机网登录“在这个独特的长度尺度上进行调查使我们能够看到真正有趣的现象，表明在量子级别上发生了干扰，同时也获得了有关电子和离子如何相互作用的新信息。”
改变几何形状以改变材料特性
通常，当将电流应用于二氧化钛等氧化物时，电子以简单的波形流过材料。同时，离子或带电的颗粒也四处移动。yabo214这些过程产生了材料的电子传输特性，例如电导率和电阻，这些特性在下一代电子产品的设计中被利用。
“我们在研究中所做的是试图了解如何通过限制电影的几何形状或形状来改变材料特性，”Argonne的MSD的材料科学家兼团队负责人Charudatta Ph亚博网站下载atak合着者Charudatta Phatak说。
首先，研究人员制作了泰坦尼亚电影的电影，然后在上面设计了一种图案。在图案中，孔仅是仅10到20纳米的孔。添加几何图案改变了电子的运动，就像将岩石投入水体的方式相同，改变了贯穿其中的波浪。对于二二氧化钛，该模式导致电子波互相干扰，这导致氧化物传导更多的电力。
“干扰模式基本上将通常会在泰坦尼亚这样的材料中移动的氧或离子。亚博网站下载帕塔克说。
研究人员使用两种技术研究了电导率和其他特性：电子全息图和电子能量损失光谱。为此，他们在Argonne的纳米级材料中心（CNM）利用了科学用户设施办公室的纳米级材料中心（CNM）来制造样品并进行一些测量。亚博网站下载亚博老虎机网登录
“如果我们无法以一种模式产生足够的这些孔，这很难做到，我们将无法看到这种独特的干扰模式。”巴罗斯说。“ CNM和Argonne的材料科学部的专业知识和资源证明对帮助我们观察这种新兴行为至关重要。”亚博网站下载亚博老虎机网登录
未来的应用
将来，如果研究人员能够更好地理解导致电导率增加的原因，他们可能会找到控制电气或光学特性的方法，并利用此信息进行量子信息处理。洞察力也可以用来扩展我们对可以切换电阻的材料的理解。亚博网站下载电阻测量材料在电流中的电子流量的抵抗程度。
“电阻开关材料引起了人们的关注，因为它们可以亚博网站下载是信息载体 - 一个电阻状态可以是0，另一种可以是1，”帕塔克说。“我们所做的事情可以使我们更多地了解如何通过使用几何限制来控制这些属性。”
他们的论文标题为“中尺度的限制效应和二氧化钛薄膜中的新兴量子干扰”，”发表在ASC Nano。
这项研究由DOE科学办公室的基本能源科学计划资助。亚博老虎机网登录
来源：https://www.anl.gov/