分享

【材料日报】新氧化物半导体材料、DNA计算机、新型锂硫电池技术

 前沿材料 2020-09-17
 

 

东京工业大学团队开发出两种可用于有机电子显示器的新氧化物半导体材料

2月17日,日本东京工业大学科学团队成功开发了两种可用于有机电子显示器电子注入层和电子传输层的新氧化物半导体材料。

有机半导体具有较小的电子亲和力,这使得将电子从阴极注入到活性层变得很困难,这也是有机发光显示器的瓶颈。此外,由于在电子传输层中不存在具有高迁移率的透明材料,这不仅使增加层的厚度变得不可能,还造成了有机半导体容易发生短路的问题。

由东京工业大学创新研究院Hideo Hosono教授领导的研究小组主要专注于研究氧化铟镓锌薄膜晶体管(IGZO-TFT)在有机发光显示器中的应用问题,该团队成功使用透明非晶态氧化物制备了用于电子注入层和电子传输层的新材料。此次研发成果增加了氧化铟镓锌薄膜晶体管(IGZO-TFT)在有机发光显示器中应用的稳定性,降低了制造成本。此材料的电子注入层具有与锂金属相似的低功函数,而传输层具有比常规有机材料高出3位数的高迁移率。科学家们已经证明,使用这种新材料制成的有机发光器件可以在使用反向堆叠结构(阴极在底部的结构)时具有等于或优于使用堆叠结构时的性能。

新开发的透明氧化物半导体全部为透明且具有优良化学稳定性。在环境温度下,该半导体材料可以像透明氧化铟锡(ITO)电极一样很容易地在大面积基板上进行制备。通过此种方法制备得到的薄膜是非晶态的,其表面具有优良的平滑性。此外,科学家们还可以同时对在氧化铟锡(ITO)电极上形成的薄膜进行湿法刻蚀处理,这使得创造一个适合于大规模生产的工艺流程变得可能。

▲使用新材料的有机发光显示器

使用DNA计算机将受控药物输送到血液中,推进智能药物发展

2017年2月17日,荷兰埃因霍温理工大学(Eindhoven University of Technology ,简称TU/e)通过官网发布消息称,该校的一组研究人员提出了一种新的方法,能够使用DNA计算机将受控药物输送到血液中,这项研究推进了智能药物的发展。

据悉,该项目由生物医学工程师Maarten Merkx教授领导,相关研究成果发表至“自然通讯(Nature Communications)”。该研究描述了首次开发的DNA计算机能够检测血液中的几种抗体的方式,并根据这个输入执行后续计算。这是开发“智能”药物的重要一步,通过更好地控制药物,例如用于风湿病和克罗恩病的药物,可以保证较少的副作用和较低的成本。

研究人员提出的是一种类似于安全系统的方法,通过识别站在其前面的“人”来控制门的开关,如果相机能识别到人则门解锁,但如果不能识别则门保持锁定。Maarten Merkx教授说:“对诊断测试的研究往往侧重于识别,但是该系统的特殊之处在于它可以进行‘思考’计算,并且可以连接到致动装置,例如药物传递。”

DNA计算机(DNA computer)

DNA计算机是一种生物形式的计算机。它是利用DNA建立的一种完整的信息技术形式,以编码的DNA序列(通常意义上指计算机内存)为运算对象,通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题。DNA计算机需要能够在系统中执行这些需要“智能”的动作。

▲DNA计算机将受控药物输送到血液中

美国南加州大学开发新型锂硫电池技术

2017年2月16日,南加州大学洛克尔碳氢研究所的研究人员开发了一种锂硫电池,与现有工业用标准锂电池相比极具竞争力。一直以来,锂硫电池因其更大的容量与锂电池相比更受欢迎,但是,较短的使用寿命限制了锂硫电池的发展。目前,锂硫电池可充电50至100次,而商品化的电池技术可以达到1000次,相比之下锂硫电池逊色不少。

    为此,该研究团队开发了“混合传导膜”,这是一小片无孔膜,类似三明治结构夹在两层多孔膜之间,浸在电解质中,又置于两层电极之间。

“混合传导膜”是一种屏障,在正负极之间起到减少溶解聚硫化物穿梭的作用。这种新型薄膜解决方案保留了较高的放电倍率性能以及能量密度而不会损失容量。

在不同放电倍率下,研究人员发现添加“混合传导膜”的锂硫电池会有100%的容量保持率,与没有“混合传导膜”的电池相比,使用寿命提高4倍。

Sri Narayan 教授表示:“这种技术移除了商品化锂硫电池的主要技术障碍,允许我们实现更佳的能量效率。”

锂硫电池与锂离子电池相比具有一系列的优势:锂硫电池所需的硫来源丰富并廉价,具有两到三倍的能量密度,这使得它们更小、更善于储存电荷。

锂硫电池适合为手机和电脑节省空间,并且可减轻未来电动汽车甚至是飞机的重量,进一步减少对化石燃料的依赖。


相关链接:

【材料日报】电泳沉积新模型、海水收集铀元素、廉价打印太阳能电池

【材料日报】用光检测超声波,大豆制备高质量石墨烯,碳纳米管增强导电石墨烯泡沫

【材料日报】组织工程和生物材料的发展、功能性高分散氧化硅改善轮胎性能、日本JFE公司在越南投资建设大型钢厂

【材料日报】耐腐蚀钢筋、液态材料、石墨烯电极

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多