最近,清华大学、上海海洋大学、北京大学分别在世界顶级学术杂志Nature、Science发表了最新研究成果。
清华大学
近年来,清华大学集成电路学院林天玲教授组在小型晶体管研究方面取得了突破性进展,首次实现了亚1纳米栅极长度的晶体管,具有良好的电学性能。
相关成果以“啊1纳米栅极长度的垂直硫化钼晶体管”为题,3月9日在国际顶级学术杂志《Nature》上在线发表。论文通信作者是清华大学集成电路学院林天玲教授和达华副教授、清华大学集成电路学院2018级博士生吴帆、达华副教授、2019级博士生沈洋共同第一作者。
近年来,随着晶体管物理尺寸进入纳米尺度,电子迁移率的降低、泄漏电流的增加、静态功率的增加等短沟效应变得更加严重,开发新结构和新材料迫在眉睫。为了进一步突破1纳米以下栅极晶体管的瓶颈,该研究小组利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和出色的导电性作为栅极,通过石墨烯横向电场控制垂直MoS2沟道的开关,使等效物理栅极长度为0.34纳米。通过在石墨烯表面沉积金属铝并自然氧化的方式,完成了对石墨烯垂直方向电场的屏蔽。以原子层沉积的二氧化铪为栅介质,化学气相沉积的单层二维二硫化钼薄膜为沟道。
研究表明,单层二维二硫化钼薄膜具有比硅材料更大的有效电子质量和更低的介电常数,因此,在超窄的亚洲1纳米物理栅极长度控制下,可以有效地打开和关闭晶体管,其管状电流达到pA规模,开关达到105,亚临界振幅约为117mV/dec。大量的多组实验测试数据结果也验证了该结构的大规模应用潜力。基于工艺计算机辅助设计(TCAD)的仿真结果预测了石墨烯边缘电场有效地调节垂直二硫化钚沟,缩短沟长的同时晶体管的电气性能。这项工作将摩尔定律发展到亚洲1纳米等级,同时为今后集成电路的二维薄膜应用提供参考依据。
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上海海洋大学
水产品和水产品为保障世界粮食安全、为人类提供必不可少的营养支持、减少全球食品生产的温室气体排放做出了巨大贡献,目前已成为国际学术界的研究热点。目前,全世界水产品中有一半来自水产养殖,水产养殖分为海水养殖和淡水养殖。在目前的研究中,海水养殖吸引了全世界大多数学者的目光,淡水养殖在很大程度上被忽略了。针对这一现象,上海海洋大学张文波博士与几位世界顶级科学家联合进行了系统研究。研究表明,淡水养殖在全球水产品供应中的重要性远远超过海水养殖。
3月9日,Nature在线公布了这项研究结果。文章由上海海洋大学(上海海洋大学)、英国斯特林大学、美国密西根州立大学、世界渔业中心、亚洲理工大学、瑞典皇家科学院、斯德哥尔摩应变中心等共同开展的题为“水产养殖将继续依赖陆地而不是海洋”的活动。
根据研究,海水养殖在全球水产养殖政策议程上受到过度关注,但淡水养殖的重要性和潜力被国际主流学术界忽略。一个主要表现是海水养殖领域论文发表量是淡水养殖的数倍。
国际学术界经常认为淡水养殖的发展受到淡水、土地等资源的限制,而海水养殖扩张空间几乎没有限制。本研究根据近几年生命周期评价研究,提出无论是淡水养殖还是海水养殖,都要在饲料生产等方面越过养殖环节,投入直接消耗的淡水和土地资源。因此,张文博和研究伙伴认为,依赖诱饵的海水养殖和淡水养殖都有类似的淡水、土地等资源限制。同时水产养殖产生的环境影响主要来自饲料生产过程,依赖饵料的海水养殖和淡水养殖在气候变化、生物多样性、生态系统服务等方面对环境影响没有太大差异。淡水养殖仍然可以进一步挖掘现有养殖面积的生产潜力,逐步提高集约化水平,生产更多水产品。
研究表明,淡水养殖对全球粮食安全的贡献更大,因为与海水养殖相比,在大规模生产投入更少、负担更重的水产品方面具有比较优势。主要淡水养殖鱼类大部分是低营养级过滤食性和杂食性鱼类,人工繁殖难度低,对低用氧和富营养化水体的适应性强,所以只要有简单的技术和设备就可以进行养殖生产。
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北京大学
3月10日,北京大学奥卡伊教授和朱雄副研究员扫描隧道显微镜,报告了乙烷铁单晶表面乙烯聚合的现场可视化。观察到乙烯在两个碳化物区域之间收敛
的边界处的特定三角形铁位点上进行。没有活化剂,一种中间体,归因于表面锚定的亚乙基(CHCH3),作为链引发剂(自引发),随后通过乙烯插入生长。该发现为分子水平的乙烯聚合途径提供了直接的实验证据。相关研究成果“Visualization of on-surface ethylene polymerization through ethylene insertion”发表在最新一期Science上。该文报告了乙烯在部分渗碳的Fe表面上的无活化剂聚合的原位STM可视化。乙烯分子吸附在碳化物表面并在位于两个相邻碳化物域边界的特定三角形集合位点上重新排列成中间体,可能是亚乙基。聚合在边界集合位点上开始,并通过将附近的活化乙烯分子插入到Fe-CH-R物种中来传播。在每次乙烯插入过程中,氢应该在形成的碳链之间转移,以保持金属-CH-R构型,从而使PE链不断增长。
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