MIT研究人員開發出「薄膜煤」電子器件：向硅基材料發起挑戰

說到薄膜電子材料，很多人第一時間想到的肯定是石墨烯。作為硅基材料的「繼任者」，它有著諸多出色的特性。然而麻省理工學院的科學家們，卻將目光瞄向了石墨烯「身份卑微」的親戚——煤炭。研究人員們已經首次打造出了基於薄膜煤材料的電子器件，而這種豐富而廉價的材料，可用於電子設備、太陽能面板、以及電池等領域。

科學家們已經創建出了基於煤塊的納米薄膜材料版本，且有望挑戰石墨烯和硅材料。

根據組合物、年代、壓縮等「參數」，煤炭大致被分成四種不同的類型。比如褐煤（lignite）屬於天然壓縮泥炭形成的軟棕色可燃沉積岩，此外還有次煙煤（sub-bituminous）、煙煤（bituminous）、無煙煤（壓縮碳含量很高、雜質比其它幾種更少）。

在本例中，麻省理工的研究人員們分析了所有四種類型煤炭的化學、電子、光學等薄膜性質，最後確定無煙煤是最合適的實驗品。

MIT研究團隊三人組（左至右），Jeffrey Grossman、Brent Keller、Nicola Ferralis。

儘管煤炭早已是人們最常使用的豐富物質之一，但它們中的絕大部分都被用於燃燒，有關它的電光學性質卻很少被人研究。

為了製備研究用的材料，他們想出了一種方法將無煙煤粉碎成末，經溶液中懸浮，然後均勻鋪開在薄膜基板上。

這點類似於電子行業在製造石墨和硅材料時的準備工作。但不同的是，製備後的煤材料無需達到99%以上的純度。因為它在粉末形式下即可直接使用，而無需進一步精鍊。

薄膜煤可承受的溫度，遠遠超過了電子設備通常所使用的材料。

Grossman教授表示，比之硅和石墨，新材料的主要優點是成本低，低到令人難以置信。而且它的製備過程也相當簡單，因而能夠以非常低的成本來生產。

儘管硅和石墨烯也「相對豐富」，但它們對於純化的要求太高，成本遠高於薄膜煤材料。後者的導電與電阻路徑很容易調諧，其本質上非常健壯、天然具備很高的熱穩定性。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《納米快報》（Nano Letters）期刊上。

[編譯自：Gizmag, 來源：MIT]

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