基於磁誘導離子運動的新型電化學晶體管誕生！

GIF

關鍵詞：磁誘導離子運動 電化學晶體管 雙電層 四氯化鐵

就像磁鐵吸引沙坑中的鐵顆粒一樣，永磁體只能吸引電化學溶液中的一種類型的離子，構成磁控電化學晶體管的基礎。

電化學器件在很多技術領域得到了應用，包括電池、電容器、感測器和晶體管等。這些電化學裝置的運行需要一個誘導離子運動和電化學過程的電場。這一簡單但嚴格的規律嚴重限制了電化學和相關技術的發展和創新。日本世界頂級計劃材料納米結構學國際研究中心（WPI-MANA）的研究人員最近通過對磁控電化學器件的研究工作成功打破了這一限制，開發出世界首個磁控電化學晶體管。

原理

研究人員利用一個小磁體替換電力設備來驅動離子，通過磁場控制電解質溶液中順磁性四氯化鐵（FeCl4）離子（或四氯化鐵離子液體）的運動來操縱一個典型的電化學裝置，即雙電層晶體管（EDLT）。雙電層晶體管是一種利用半導體/電解質界面的雙電層來調控半導體電子載流子濃度的晶體管。研究人員發現，利用磁場可在金剛石單晶（100）面與電解質溶液的界面上成功控制具有納米級厚度的二維空穴氣的導電能力，儘管開關比比利用電場進行控制的普通雙電層晶體管稍低一些。

圖 磁控電化學晶體管概念圖

意義

由WPI-MANA研究人員發明的可利用磁場來控制離子運動的原子開關，開創了「基於離子的納電子學」的全新範式，將對電化學器件和裝置的發展產生深遠的影響，有望開創利用傳統方法所無法實現的創新性應用。此外，這一發現還將帶動高性能磁性電解質的研發。電化學作為化學學科的一個重要分支，已經在全球範圍內得到了廣泛的研究，但是它與磁學的交叉研究領域仍是為數不多的幾個前沿領域之一。毫無疑問，這一交叉領域必將吸引更多的科研人員來從事相關研究，就像沙子中的鐵被吸鐵石吸引那樣。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！