科研資訊

中德科學家合作研究出一種用于搜尋暗物質的超靈敏量子精密測量技術

中國科學技術大學彭新華教授研究組與德國科學家合作開發出一種新型超靈敏量子精密測量技術，用于暗物質的實驗直接搜尋，實驗結果比先前的國際最好水平提升至少5個數量級。相關成果2021年11月18日在線發表于國際期刊《自然·物理學》。

在宇宙物質質量組成中暗物質約占85%，然而，迄今為止還沒有找到暗物質存在的直接證據。彭新華研究組利用氣態氙和銣原子混合蒸氣室，發明了具有超高靈敏度的新型核自旋量子測量技術，實現了新型核自旋磁傳感器。該技術利用激光先極化銣原子蒸氣，再利用銣與氣態氙原子的自旋交換碰撞，從而將氙原子的核自旋極化。基于該物理機制，研究人員設計出磁場量子放大器，并將這臺自旋放大器與團隊已發展的原子磁力計相結合，將原子磁力計的磁探測靈敏度提高了100倍。

理論預測，暗物質與原子核會發生極微弱的相互作用，這種相互作用相當于在原子核自旋上施加一個微小磁場——“贗磁場”。利用超靈敏磁場探測裝置可以檢驗這一微小的“贗磁場”，以此來尋找暗物質粒子存在的跡象。彭新華研究組利用自旋放大器來放大暗物質產生的“贗磁場”，大大提高了暗物質的搜尋靈敏度。相比傳統大型暗物質科學裝置，該設備只需要桌面尺寸的空間布局。

這一成果充分展示了量子精密測量技術與暗物質探測的交叉融合，有望推動宇宙天文學、粒子物理學和原子分子物理學等多個基礎學科的發展。

中科院上海微系統所提出一種單質新原理開關器件

中國科學院上海微系統與信息技術研究所宋志棠、朱敏研究團隊成功研制出一種單質新原理開關器件，為海量三維存儲芯片的研發提供了新方案，該研究成果2021年12月10日發表于《科學》期刊。

集成電路是我國的戰略性、基礎性和先導性產業，其中，存儲芯片是集成電路的三大芯片之一，直接關系國家的信息安全。然而，現有主流存儲器——內存和閃存，不能兼具高速與高密度特性，難以滿足指數型增長的數據存儲需要，急需發展下一代海量高速存儲技術。三維相變存儲器是目前成熟的新型存儲技術，其核心是兩端開關單元和存儲單元，然而，商用的開關單元組分復雜，通常含有毒性元素，嚴重制約了三維相變存儲器在納米尺度的微縮以及存儲密度的進一步提升。

針對以上問題，宋志棠、朱敏與合作者提出了一種單質新原理開關器件，該器件通過單質Te與電極產生的高肖特基勢壘降低了器件在關態的漏電流（亞微安量級）；利用單質Te晶態（半導體）到液態（類金屬）納秒級高速轉變，產生類金屬導通的大開態電流（亞毫安量級），驅動相變存儲單元。單質Te開關器件基于晶態-液態新型開關機理，與傳統晶體管等完全不同，是集成電路全新開關器件。單質Te具有原子級組分均一性，能與TiN形成完美界面，使二端器件具有一致性與穩定性，并可極度微縮，為海量三維存儲芯片的研發提供了新方案。

韓國科研團隊成功開發高耐久柔性突觸半導體材料

韓國成均館大學電子電氣工學系研究團隊成功開發了高耐久性柔性突觸半導體元件。研究成果2021年12月刊登在國際學術期刊《科學觀察》上。

近年來，物聯網技術在便攜式智能設備領域應用需求迅速增加，特別是柔性電子在機器人工程及智慧保健醫療領域的應用備受關注。

研究組在聚酰胺材料的柔性基板上，將數十納米厚的非晶體氧化物半導體薄膜進行沉積后作為通道，組成非晶體氧化物半導體、離子-凝膠混合結構，研發出可通過電脈沖信號控制的柔性突觸半導體元件。該元件在機械、電壓力測試后，表現出穩定的靜態及動態動作特性。研究團隊利用該元件制作了彈性阻力傳感器，安裝在手上，通過實驗驗證了可適用于神經元系統。

南京航空航天大學成功制備柔性Cs4PbI6薄膜用于高靈敏度X射線檢測

南京航空航天大學Qiang Xu、Xiaoping Ouyang等人報道了采用一種簡單的旋涂方法成功地制備了聚合物包覆的Au/Cs4PbI6/Au薄膜，該成果2021年12月1日在線發表于Nano Letters。

研究人員首先將一層薄薄的聚合物（環氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯和光引發劑1173的混合物）旋涂到石英襯底上，并用紫外燈固化1 min；再在聚合物膜表面蒸發一層50 nm的Au作為叉指電極，光學活性面積為0.2×0.4 cm2，指寬0.275 mm，間距0.275 mm；然后，采用溶液旋涂的方法在Au電極頂部旋涂一層厚度為8.4 μm的Cs4PbI6薄膜；最后，為了避免薄膜在空氣中的降解，旋涂聚合物薄膜將整個器件封裝成保護層。將聚合物從襯底上剝離得到柔性Au/Cs4PbI6/Au X射線探測器。

實驗結果顯示，這種靈活透明的器件在10 V下，對30 keV的單能X射線檢測實現了256.20 μC Gy?1cm?2的靈敏度，并且性能至少穩定了60天而不會衰減。此外，在特定彎曲角和循環彎曲試驗中也沒有觀察到明顯的衰減現象。探測器反復彎曲600次后，靈敏度和開?關電流值沒有明顯降低。這些結果揭示了Cs4PbI6鈣鈦礦薄膜在制造柔性X射線探測器方面的潛力。