Page 32 - 化学分析与检测技术

化学分析与检测技术
Chemical Analysis and Detection Techniques

和材料器件一体化的方向迈进。美国马萨诸塞大学和佐治亚理工学院通过 3D 打
印制作出双相纳米结构高熵合金，具有超高强度和更高的延展性，其强度比传统
金属铸件提升了 3 倍，有望用于生物医学、航空航天等的高性能部件；美国东
北大学开发出一种可压铸成复杂零件的全陶瓷材料，比当前的金属更轻薄、更高

效，可改变手机及其他无线电部件等电子产品的散热设计和制造；美国普林斯顿
大学通过对不同材料进行分层，并制备出超薄的二维覆盖层保护最脆弱的区域免
受曝光，成功开发出第一个具有商业可行性的钙钛矿太阳能电池，其使用寿命超
过 30 年。

新材料性质表征研究取得突破。通过高空间分辨、高能量分辨、高时间分
辨、原位与外场作用等表征技术，开展新材料基本物理性能、化学性能及其显微
结构一体化分析测试表征，可诱导出一些新原理的揭示和新效应的发现。美国麻
省理工学院在碘化镍中发现“多铁性”状态，首次证实二维材料可存在多铁特

性，为开发更小、更快、更有效的数据存储设备铺平了道路，有助于制造更高效
的磁性记忆装置；德国尤利希研究中心首次证实，二维材料中存在“费米弧”这
种奇异的电子态，为新型量子材料及其在新一代自旋电子学和量子计算中的潜在
应用奠定了基础；美国加州大学伯克利分校研究发现铬钴镍合金（CrCoNi）在－

253.15℃附近断裂韧性高达 459MPa·m1 ／ 2，是迄今最高的坚韧度，随着温度
下降，坚硬度和延展性反而会提升，有望在深空等低温领域发挥作用；美国麻省
理工学院深入证实了立方砷化硼具有电子和空穴的高迁移率，表明其具备理想半
导体所需的主要品质，有潜力成为新一代半导体材料；美国普渡大学利用电子自

旋量子位作为原子尺度的传感器，在超薄六方氮化硼中，首次对核自旋量子位进
行了实验控制，有助于实现原子尺度层面的核磁共振光谱等应用。
新材料引发器件形态持续迭代革新。材料结构设计与性质调控不断深入，推
动电子器件朝着轻薄化、小型化、多功能化等方向不断迈进。美国内布拉斯加大

学林肯分校和布法罗大学利用石墨烯及氧化铬研制出全球首个通过电子自旋来表
示数字信号的磁电晶体管，不仅将能耗降低 5％，还可将存储数据所需的晶体管
数量减少 75％，进一步促进设备小型化；美国得克萨斯大学奥斯汀分校基于基
板上的薄层相变材料，创制出首台光学纳米电机，宽度不及 100nm，可在光照下

进行旋转，可作为无燃料、无齿轮的发动机，将光能转化为机械能，用于各种固
态微纳机电系统；瑞士苏黎世联邦理工学院利用转角石墨烯制造出首个超导量子

·16·