前瞻技術脈動：先進材料與技術(202617)

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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 2026年6月12日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202617)

新的奈米粒子方法加速了食品和水中病毒的檢測
密西根州立大學（Michigan State University）的研究人員開發了兩種創新方法來檢測食品和水中的細菌和病毒，將檢測時間從幾天縮短到幾小時，並在現場提供即時結果。團隊開發了比人類頭髮更細的聚醣塗層磁性奈米粒子，用於去除和識別食物和水中的微生物污染物。奈米顆粒黏附到細菌上，就用磁鐵將顆粒和細菌與樣本分離，污染物就很容易被去除。下一步就是使用能夠檢測生物的生物感測器來識別細菌的種類。這種檢測方法大約需要40分鐘，這意味著使用者可以在兩到四小時內識別出水中的細菌，而不是一到兩天，從而節省時間和金錢。
參考資料：New nanoparticle methods speed up detection of viruses in food and water. Phys.org, 2025/8/22

科學家發現使電子產品更快、更聰明、更有效率的缺陷
中國科學院寧波材料所（Chinese Academy of Sciences Headquarters）研究團隊，指出傳統上被視為缺陷的自旋電子材料中的缺陷（defects），其實能有效提升電子軌道電流（orbital current）的效率。他們針對鍶鉻氧化物（SrRuO₃）進行實驗，運用精密設備發現透過有意調控材料缺陷，不僅可提升軌道霍爾導電率（orbital Hall conductivity），還能增加導電角度（orbital Hall angle），實現效率雙增。研究者解釋這與Dysonkhov–Perel式的軌道鬆弛機制（orbital relaxation）有關──散射過程延續了軌道角動量壽命，因此反而強化了電流傳輸。實驗結果顯示，這種“缺陷工程”方法使切換能效提升約三倍。該成果挑戰傳統觀念，顯示可以透過利用材料缺陷來設計更節能、更高效的自旋電子設備，有助於驅動下一代低功耗、性能優異的智慧型電子裝置。該研究已發表於《Nature Materials》。
參考資料：Scientists discover flaws that make electronics faster, smarter, and more efficient. ScienceDaily, 2025/8/24

兩步驟退火製程提高碳化矽元件的效率和可靠性
大阪大學（University of Osaka）研究團隊提出利用稀釋氫氣進行「兩步退火」的新技術：於閘極氧化層沉積前後進行高溫處理，有效去除界面缺陷，降低介面態密度並顯著提升通道電子遷移率。經過測試，裝置展現出對正、負偏壓應力更高的抗性，使運作電壓範圍更廣，可靠度顯著提升。此成果不僅提高了SiC MOS裝置的性能，也避免了引入外來雜質所帶來的問題，為其更大規模商業應用掃清障礙。此技術未來可應用於高功率與高頻切換場景，例如電動車逆變器與再生能源轉換器，對推動能源效率提升與低碳轉型具有重要意義。研究團隊表示，這項創新將助力SiC技術實現其長期潛力，加速次世代高效能功率電子的普及。
參考資料：Two-step annealing process boosts silicon carbide device efficiency and reliability. TechXplore, 2025/8/26

新的摻雜配對策略可以提高鋰離子電池正極的穩定性
北京大學（Peking University）、上海交通大學（Shanghai Jiao Tong University）與中科院（Chinese Academy of Sciences）等研究團隊近期發表了一項新穎「摻雜對」策略：將鈦離子（Ti⁴⁺）與鈉離子（Na⁺）協同引入Ni-rich LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂正極。研究顯示，鈉離子促進鈦離子在材料表面形成約 9 奈米的高濃度層，實現局部「過飽和」結構。此結構大幅強化了正極材料的結構完整性，降低了氧氣與二氧化碳釋放等副反應，同時維持離子傳輸能力，即使在4.8V高壓與長期循環後仍保持穩定。相比傳統摻雜方法，此策略能兼顧高能量密度與循環壽命，為開發耐高壓、長壽命的鋰電池提供新思路。（1130字；圖1）
參考資料：A new dopant-pairing strategy can boost the stability of cathodes for lithium-ion batteries. TechXplore, 2025/8/26

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