中国科学家开发出无疲劳铁电材料登上Science 可实现存储芯片无限次擦写

中国科学家开发出无疲劳铁电材料登上Science 可实现存储芯片无限次擦写 研究团队基于二维滑移铁电机制，开发出一种新型的二维层状滑移铁电材料（3R-MoS2），该材料制备的存储芯片有望突破读写次数限制，实现无限次读写。该研究的核心在于利用"层间滑移"替代传统铁电材料的"离子移动"，通过AI辅助的跨尺度原子模拟分析，揭示了二维滑移铁电材料抗疲劳的微观物理机制。实验表明，采用该材料制备的铁电芯片器件在经历400万次循环电场翻转极化后，电学曲线测量显示铁电极化仍未出现衰减。此项技术不仅极大提升了存储芯片的可靠性和耐久性，还有助于降低成本，提升存储密度，未来有望在航空航天、深海探测等极端环境应用以及可穿戴设备、柔性电子技术等领域发挥重要作用。传统铁电材料和二维滑移铁电材料的疲劳特性3R-MoS2铁电器件的抗疲劳性能分析3R-MoS2铁电器件的疲劳特性 ... PC版： 手机版：

中国科学家研发出“神奇材料” 无需芯片和电池便可发光

中国科学家研发出“神奇材料” 无需芯片和电池便可发光 该研究提出了基于“人体耦合”的能量交互机制，并成功研发出集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无需依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛应用前景。图片来源：Science期刊插图据悉，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能。东华大学材料科学与工程学院博士研究生杨伟峰为论文第一作者，纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）王宏志教授、侯成义研究员，以及东华大学材料科学与工程学院张青红研究员为论文通讯作者。该研究工作由东华大学作为唯一通讯单位主导完成，合作单位包括新加坡国立大学与安徽农业大学。随着科技不断发展，智能可穿戴设备正逐渐成为我们生活的一部分，并在健康监测、远程医疗和人机交互等领域发挥着越来越重要的作用。相较于传统刚性半导体元件或柔性薄膜器件等，由智能纤维编织而成的电子纺织品具有更好的透气性和柔软度，被视为理想的可穿戴设备载体。目前，智能纤维的开发多基于“冯·诺依曼架构”，即以硅基芯片作为信息处理核心开发各种电子纤维功能模块，如信号采集的传感纤维、信号传输的导电纤维、信息显示的发光纤维、能量供应的发电纤维等。尽管这些功能单元可组合制成织物形态，但这种复杂的多模块集成技术还面临着一系列挑战。现阶段的智能纺织品仍依赖于芯片和电池，体积、重量和刚性大，难以同时满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。“人体耦合”智能纤维的工作机制及其与传统电子织物的对比。图片来源：东华大学该研究中，东华大学科研团队开创性地提出了“非冯·诺依曼架构”的新型智能纤维，有效地简化了可穿戴设备和智能纺织品的硬件结构，优化了它们的可穿戴性。该工作实现了将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维中，并通过编织制成不依赖芯片和电池的智能纺织品。“不插电”就能发光发电的纤维，其中到底有怎样的奥妙呢？在我们的日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，散布在环境中的这些电磁能量就是这种新型纤维的无线驱动力。而这些能量又是如何“传递”到纤维上面的呢？答案就是我们的身体。该工作提出把人体作为能量交互的载体，开辟了一条便捷的能量“通道”，原本在大气中耗散的电磁能量优先进入纤维、人体、大地组成的回路，恰恰就是这一“日用而不觉”的原理，促成了“人体耦合”的新型能量交互机制。在添加特定功能材料以后，仅仅经过人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。人体耦合电磁能量收集示意图。图片来源：东华大学图片来源：东华大学“这款新型纤维具有三层鞘芯结构，所采用的均是市面上比较常见的原材料。芯层为感应交变电磁场的纤维天线（镀银尼龙纤维）、中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层（BaTiO3复合树脂）、外层为电场敏感的发光层（ZnS复合树脂）。原材料成本低，纤维和织物的加工都能够用成熟的工艺实现，已具备量产能力。”杨伟峰说。该工作还展示了这种基于人体耦合原理的智能纤维的几种应用：在不使用芯片和电池的情况下，实现了纤维触控发光、织物显示以及无线指令传输等功能。侯成义研究员表示，“这种新型纤维能够运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体接触时，通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明，同时它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线信号，进而对智能家电等电子产品进行无线遥控。这些新颖的功能有望拓展电子产品的应用场景，甚至改变人们智慧生活的方式。” ... PC版： 手机版：

【研究认为GPS可提前2小时预测地震，但传感器精度需提升100倍】近日，法国科学家研究表明，地震发生前约2个小时内存在地球板块断

【研究认为GPS可提前2小时预测地震，但传感器精度需提升100倍】近日，法国科学家研究表明，地震发生前约2个小时内存在地球板块断层滑移的征兆，这就意味着地震可以提前2小时预测。不过科学家也指出，要实现这个目标，首先要开发出比目前设备精度高100倍的GPS传感器。如果实现，将可以挽救无数生命。 #抽屉IT

科学家展示了通过对多铁性材料施加应变来控制磁化方向的能力

科学家展示了通过对多铁性材料施加应变来控制磁化方向的能力 用低电场引导磁化对于推动有效的自旋电子器件至关重要。在自旋电子学中，电子自旋或磁矩的特性被用于信息存储。通过应变改变轨道磁矩，就有可能操纵电子自旋，从而增强磁电效应，实现卓越性能。东京大学的 Jun Okabayashi 等日本研究人员揭示了界面多铁氧体中的应变诱导轨道控制机制。在多铁氧体材料中，磁性可以通过电场来控制这有可能带来高效的自旋电子器件。Okabayashi 及其同事研究的界面多铁氧体由铁磁材料和压电材料之间的结点组成。材料的磁化方向可以通过施加电压来控制。界面多铁性结构和磁化方向控制。资料来源：Takamasa Usami研究小组展示了材料中大磁电效应的微观起源。压电材料产生的应变可以改变铁磁材料的轨道磁矩。他们利用可逆应变揭示了界面多铁磁性材料中特定元素的轨道控制，并为设计具有大磁电效应的材料提供了指导。这些发现将有助于开发耗电更少的新型信息书写技术。这项研究得到了日本学术振兴会、日本科学技术振兴机构、日本自旋电子研究网络和矢崎科学技术纪念基金会的资助。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家开发出具有突破性的手持式芬太尼检测装置 准确率达98%

科学家开发出具有突破性的手持式芬太尼检测装置 准确率达98% 埃里克-琼森工程与计算机科学学院生物工程系教授兼系主任沙利尼-普拉萨德博士说，该原型可用于通过尿液分析检测芬太尼，是检测唾液中药物的先驱。该技术还可用于检测物质中是否含有芬太尼，方法是将样品与水混合，然后将液体滴在传感器上。UT达拉斯分校生物工程研究人员 Ivneet Banga PhD'23 和 Anirban Paul 博士展示了他们团队开发的传感器如何检测芬太尼。研究人员将液体直接滴在传感器平台上，该平台与笔记本电脑相连，可在几秒钟内提供检测结果。图片来源：德克萨斯大学达拉斯分校该研究的通讯作者、系统生物学科学系塞西尔-H.和艾达-格林教授普拉萨德说："现在迫切需要一种易于使用、便携式的微型设备，这种设备可以高特异性地检测芬太尼，并立即将结果共享到联网设备上。我们的研究证明了在几秒钟内检测芬太尼的高精度传感器的可行性。"日益严重的芬太尼危机据美国疾病控制和预防中心介绍，芬太尼是一种合成阿片类药物，其药效比海洛因强 50 倍，比吗啡强 100 倍。非法制造的芬太尼通常与其他药物混合，只要2毫克（相当于10到15粒食盐）就能致命。美国每天有 150 多人死于芬太尼等合成阿片类药物过量。研究发现，芬太尼可在尿液中检测长达 72 小时。UT达拉斯分校的研究人员正在努力推进从毛发中检测芬太尼的技术。他们的最终目标是开发出一种检测唾液中芬太尼的检验方法。普拉萨德说，唾液检测可以帮助急救人员为吸毒过量者做出治疗决定。创新的传感器设计和测试该装置包含一个电化学传感器，可根据化学反应产生电信号。然而，开发检测芬太尼的传感器是一项挑战，因为这种合成阿片类药物是一种非挥发性化合物，这意味着它不会产生电化学信号。左起Sriram Muthukumar 博士、Anirban Paul 博士、Shalini Prasad 博士和 Ivneet Banga PhD'23 开发出这种传感器为了用电化学传感器捕获芬太尼，研究人员使用了一种类似捕鼠器的分子网状结构。捕鼠器由包括金纳米粒子在内的多种物质组成，对于这个装置上的"奶酪"，研究人员不得不发挥创意。合作与未来应用该论文的第一作者、生物工程研究员阿尼尔班-保罗（Anirban Paul）博士利用逆向工程找到了解决方案。保罗从印度来到这里与普拉萨德一起工作，他决定尝试使用纳洛酮，这是一种可以逆转阿片类药物过量的救命药物。研究人员进行了计算测试，以了解这些化合物如何相互作用，从而确定如何使用纳洛酮像磁铁一样吸引芬太尼。"纳洛酮用于降低芬太尼的效力，"保罗说。"我的想法是用纳洛酮来捕捉芬太尼，就像奶酪诱捕老鼠一样"。研究人员对实验室中添加了低、中、高浓度芬太尼的尿液进行了检测。尿液滴在试纸上。如果尿液中含有芬太尼，纳洛酮就会与之发生作用并产生信号。该装置在加标尿样中检测到的芬太尼含量高达百万分之 100。研究报告的作者Ivneet Banga博士是生物工程专业的研究项目经理，帮助规划实验和合成材料。去年，作为一名博士生，Banga凭借一款能在几秒钟内检测出包括COVID-19在内的呼吸道疾病的手持式呼气分析仪，获得了二级百特青年研究员奖，她希望芬太尼传感器能帮助预防过量用药导致的死亡。普拉萨德和她的团队开发了多种电化学传感器，包括检测汗液中感染生物标志物（如 COVID-19）以及炎症性肠病发作生物标志物的技术。去年，他们开发了一种测试方法，可以测量唾液中大麻的主要活性成分四氢大麻酚，准确率高达 94%。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家开发出需要稀有材料更少的电池 充电更快、寿命更长

科学家开发出需要稀有材料更少的电池 充电更快、寿命更长 研究人员通过开发快速充电功能和使用有机材料增强负极，减少了对稀有非欧洲材料的依赖，从而推动了纳离子电池技术的发展。此外，他们还改进了阴极，创造出一种高能量、快速充电、无钴的材料，这种材料在使用过程中会逐渐发生结构变化，因此寿命更长。资料来源：代尔夫特理工大学这些电极可由有机材料制成，这减少了对并非来自欧洲的稀有材料的依赖，优点在于阴极也得到了改进。代尔夫特的研究人员还改进了另一面，并发表了相关文章。这项研究最近发表在《自然-可持续性》杂志上。《用于钠离子电池的快充高压分层阴极》详细介绍了一种新型正极的开发情况，其设计原理源自他们于 2020 年发表在《科学》杂志上的论文。根据这些设计原则，我们设计了一种材料，它结合了两种可能的最佳结构：高能量密度与快速充电。此外，这种材料在充电和放电过程中会逐渐改变其结构，从而延长其使用寿命。此外，这种材料不含钴，而钴在锂离子阴极中仍然很常见。由于对这些电池材料的了解不断加深，第三个增长基金项目"可持续电池技术"的下一步工作已经准备就绪。在该项目中，除了锂离子电池研究外，还将在全国范围内开展纳离子电池研究。电池研究将进一步扩大，使这项技术能够应用于各国市场。参考文献：DOI: 10.1038/s41893-024-01266-1编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：