納米變壓器

納米變壓器,將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體一層壓一層地堆疊起來,構建出一種“多層糕”,製造出一種納米級的變壓器。

研究結果

英國曼徹斯特大學研究人員研究顯示,把單原子層精確地堆疊起來,有望造出大量新型材料和設備,石墨烯及有關單原子厚度晶體為此提供了廣闊的選擇。他們按照期望的順序,將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體一層壓一層地堆疊起來,構建出一種“多層糕”,可作為納米級的變壓器。相關論文發表在2012年10月14日的《自然·物理學》雜誌網站上。

結構

納米變壓器中“壘高”結構納米變壓器中“壘高”結構

研究人員將石墨烯作為單原子導電平面,將僅4個原子薄的氮化硼作為電絕緣體。他們先從塊狀石墨中剝取了石墨烯平面,並用同樣技術得到了氮化硼原子層,然後用一種先進的納米技術,像拼裝“壘高”玩具那樣將石墨烯和氮化硼晶體一層層堆疊起來,按照期望的層面順序組裝成新晶體。

在納米變壓器中,由於局部電場的作用,電子在一層金屬中移動時會對另一層金屬中的電子產生拉力,這一現象稱為“庫侖拖曳”。而要利用這一規律,需要將金屬一層層隔開,讓它們彼此絕緣,但分開的距離不能超過幾個原子間距。這種結構是許多複雜精細的新型電子和光子設備的基礎,包括許多電晶體和探測器都採用這一新結構。

材料優勢

納米材料具有優異的磁性能及溫度穩定性,特別是在20KHz~50KHz頻率使用時,可以取代傳統的鐵氧體,納米材料的電阻率為90μΩ cm(熱處理後)。

套用

廣泛套用於高頻逆變電源上,如高頻你變焊機、通信電源、電鍍電解電源、充電電源等。

科學意義

納米變壓器由曼徹斯特大學的羅曼·戈巴喬夫組裝,他描述這種技術時說:“這就像《發條鋼跳蚤的故事》里的情節,只有用最高倍顯微鏡才能看到跳蚤在跳舞,甚至還釘著極小的馬蹄鐵。我們的納米‘壘高’就是這種技術的進一步推演。”

這一研究還證明了以原子的精度一層層地搭建平面,能造出有多種功能的複雜設備。

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