前瞻技術脈動：先進材料與技術（202509）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年5月7日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202509）

「比石墨烯更好」的硼烯材料開發可能會改善植入技術
石墨烯擁有良好的導電性、散熱係數與韌性，被視為應用前景看好的二維材料。雖然其亦具有良好的生物相容性，但在體內可能會被氧化而對細胞造成損傷，對於植入技術需要開發更合適的材料。

賓州州立大學的研究人員透過賦予硼烯材料手性（或旋向性），使其可用於製造先進的感測器和植入式醫療設備。這種手性是透過一種以前從未在硼烯上使用過的方法誘導的，使該材料能夠以獨特的方式與不同的生物單位（如細胞和蛋白質前體）相互作用，但需要更多的動物實驗及驗證數據確認其可用性。本研究發表於ACS Nano期刊。
參考資料：Better than graphene' material development may improve implantable technology. ScienceDaily. 2024/05/07.

2D全有機鈣鈦礦：在二維電子學中的潛在應用
傳統上，研究人員在合成全有機三維鈣鈦礦(perovskite)材料時面臨挑戰，因為有機分子的選擇受到了是否適用於晶體結構的限制。由Hong Kong Polytechnic University研究團隊發表於《Science》期刊的研究成果指出，該團隊取得了一項突破性成就，成功合成了全有機的二維鈣鈦礦(perovskite)材料，將該領域擴展到了二維材料的領域。研究成果解決了以二維層狀而不是三維晶體形式合成有機鈣鈦礦材料的挑戰，克服了三維分子體積大的限制。研究團隊成功開發了一種新型的分層有機鈣鈦礦材料，被稱為「Choi-Loh-v相」(CL-v phase)，由於其分子薄層間的凡得瓦力(van der Waals force)而表現出獨特的性質。這些二維有機鈣鈦礦材料在二維電子學中顯示出應用潛力，特別是作為具有高介電(dielectric)常數的介電層。透過將CL-v相整合為電晶體(transistor)裝置的頂部閘極(top gate)介電層，該團隊實現了對電流流動的優越控制，展示了研究成果在提高二維電子裝置性能方面的實際意義。
參考資料：2D all-organic perovskites: potential use in 2D electronics. Science Daily. 2024/05/09.

手性材料解放自旋電子資訊流前所未有的效率
自旋電子學(spintronics)的其中一個目標是透過材料傳遞自旋資訊，而不必同時移動相關的電荷，因為移動電荷需要更多的能量。由North Carolina State University和University of Pittsburgh研究團隊發表於《Science Advances》期刊的研究成果指出，該團隊發現，自旋注入的方向顯著影響手性(chiral)材料中電子自旋的傳導。研究發現可促進更節能的自旋電子裝置發展，用於資料儲存、通訊和計算。自旋電子學(spintronics)利用電子的自旋而非其電荷來產生電流，可降低電子裝置的能耗和熱量產生。研究團隊指出，在手性材料中，純自旋電流的吸收取決於自旋極化(spin polarization)與材料手性軸(chiral axis)間的位置,。當自旋與手性軸平行或反平行時，吸收率提高了3000%。研究成果顯示，手性材料可作為自旋電子裝置中的高效「閘道」(gateway)，為該領域的研究和技術開發提供了新途徑。該研究是由Department of Energy、Air Force Office of Scientific Research和National Science Foundation等機構資助。
參考資料：Chiral Materials Unlock Unprecedented Efficiency in Spintronic Information Flow. SciTechDaily. 2024/05/13.

透明竹：一種防火防水的玻璃替代品
由沙子製成的二氧化矽玻璃仍是需要透明且堅固的材料（如窗戶）時的首選建築材料，但它的永續性不高，而且可能又重又脆。由Central South University of Forestry and Technology研究團隊發表於《Research》期刊的研究成果指出，該團隊開發出一種透明竹材料，該材料具有防火、防水和抑煙特性，提供了具永續性的玻璃替代品。這種創新材料為透過去除竹子的木質素(lignin)並注入矽酸鈉(sodium silicate)製成，隨後進行疏水(hydrophobic)處理。產出的三層結構不僅透明，透光率(light transmittance)達到71.6%，而且機械強度高(mechanically robust)。與木材相比，竹子生長迅速且產量高，是一種高效率資源。此外，透明竹還可提高鈣鈦礦(perovskite)太陽能電池的效率，提升光電轉換效率15.29%。研究團隊將未來重點放在大規模生產和多功能化上。(1305字；圖1)
參考資料：Transparent bamboo: A fireproof and waterproof alternative to glass. New Atlas. 2024/05/15.

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