麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系的研究團(tuán)隊(duì)近期取得了一項(xiàng)突破性的進(jìn)展，他們開(kāi)發(fā)出了一種革命性的超薄電子“皮膚”技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠生長(zhǎng)，還能輕松剝離，為未來(lái)的電子設(shè)備，如可穿戴設(shè)備、柔性電子器件以及緊湊型紅外成像裝置等，開(kāi)辟了新的可能性。
為了展示這項(xiàng)技術(shù)的潛力，研究團(tuán)隊(duì)利用該方法制造了一種厚度僅為10納米的熱電薄膜。實(shí)驗(yàn)證明，這種薄膜對(duì)遠(yuǎn)紅外光譜中的熱量和輻射具有極高的敏感度，其性能在夜視眼鏡和霧天自動(dòng)駕駛感知等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。
值得注意的是，這項(xiàng)技術(shù)不僅局限于熱釋電材料。研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃將其應(yīng)用于制造其他類型的超薄、高性能半導(dǎo)體薄膜。熱釋電材料是一種對(duì)溫度變化極為敏感的材料，能夠產(chǎn)生電流，且材料越薄，其對(duì)細(xì)微溫度變化的感知能力就越強(qiáng)。
在研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)了一種名為PMN-PT的熱釋電材料，這種材料可以直接在單晶基底上生長(zhǎng)，并能夠在不破壞材料完整性的情況下輕松剝離，無(wú)需借助中間層。這一特性的關(guān)鍵在于鉛原子在熱釋電薄膜化學(xué)結(jié)構(gòu)中的有序排列，這種排列賦予了材料較大的電子親和力，從而有效阻止了載流子與其他材料的連接。
基于這一發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)成功制作了一個(gè)由100個(gè)超薄熱敏像素組成的陣列，每個(gè)像素的面積約為60平方微米。這些像素對(duì)遠(yuǎn)紅外光譜的變化表現(xiàn)出極高的敏感性，其性能甚至超越了現(xiàn)有的夜視設(shè)備，展示了這項(xiàng)技術(shù)在提升設(shè)備感知能力方面的巨大潛力。
這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用前景廣闊。例如，它可以被集成到小型、輕便的設(shè)備中，用于提高自動(dòng)駕駛汽車在低可見(jiàn)度條件下的視覺(jué)能力，或者作為氣體傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等。這些應(yīng)用不僅將極大地提升我們的生活品質(zhì)，還將為環(huán)境保護(hù)和交通安全等領(lǐng)域帶來(lái)新的解決方案。
這項(xiàng)研究成果已于近期在《自然》雜志上發(fā)表，標(biāo)志著麻省理工學(xué)院在超薄電子“皮膚”技術(shù)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，為未來(lái)的電子設(shè)備發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
