科學家造出十納米超薄“電子皮膚”

    麻省理工學院材料科學與工程系團隊研發出了一種可生長並剝離的超薄電子“皮膚”技術，有望為新型電子設備鋪平道路，例如可穿戴設備、柔性電子及緊湊型紅外成像裝置。

    作為演示，科研人員基於該方法製作了一種厚度僅十納米的熱電薄膜，並證明該薄膜對遠紅外光譜中的熱量和輻射具有高度敏感性，有望應用於夜視眼鏡和霧天自動駕駛感知領域。

    這項新技術不僅適用於熱釋電材料，研究人員還計劃將該方法應用於製造其他超薄、高性能半導體薄膜。熱釋電材料是一種對溫度變化敏感的材料，能產生電流。這種材料越薄，其對細微溫度變化的感知能力就越強。

    科研人員發現，一種名為PMN-PT的熱釋電材料可以直接在單晶基底上生長並輕鬆剝離，無需中間層輔助。這是因為鉛原子在熱釋電薄膜的化學結構中有序排列，具有較大的電子親和力，阻止了載流子與其他材料連接，從而使得整個材料可以完好無損地剝離。

    基於此發現，團隊製作了一個由一百個超薄熱敏圖元組成的陣列，每個圖元面積約為六十平方微米。這些圖元對遠紅外光譜的變化高度敏感，其性能甚至超越了現有的夜視設備。

    這表明，這種超薄熱釋電薄膜可以集成到小型、輕便的設備中，滿足不同紅外波段的各種應用需求，例如提高自動駕駛汽車在低可見度條件下的視覺能力，或作為氣體感測器進行即時環境污染監測等。

    這種超薄電子“皮膚”技術的應用領域廣泛。在夜視領域，它能夠顯著提升夜視眼鏡的輕便性和靈敏度，為夜間作戰和監控提供有力支援。在自動駕駛領域，該技術有望增強汽車在霧天、夜晚等低可見度條件下的視覺感知能力，提高行車安全。在環境監測領域，它還可以作為氣體感測器進行即時監測，為環境保護提供有力保障。

    同時，這項技術在醫療健康監測領域也展現出巨大的潛力。通過集成到可穿戴設備中，它可以即時監測人體的生理指標，為疾病的早期發現和治療提供重要依據。該技術還有望應用於柔性顯示幕等領域，為電子產品帶來全新的形態和體驗。

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