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  本报讯(记者华凌)据物理学家组织网8月23日(北京时间)报道,美国西北大学一个研究小组利用两个小有机分子之间的极强吸引力,创建出具有铁电性理想特性的长晶体,这种材料具有很强的记忆力,未来有望成为低廉易制的计算机和手机内存应用程序(包括云计算)的应用材料。该研究成果发表在最新一期《自然》杂志上。

  常规的铁电材料聚合物和陶瓷材料的特殊品种生产起来复杂而昂贵。而新型化合物简易且成本低廉,可快速灵活地制作成重量轻、具有扩展性新型电子材料,包括计算机内存、感测装置、太阳能系统和纳米电子设备。

  新型超分子晶体材料的特性不是来自于分子本身,而是源于两个有机小分子之间多次重复的特殊交替互动,促使它们自组装成有序的网络。在室温而非以前低于液氮的温度下,两个互补的分子在电子的作用下相互吸引,紧紧并拢形成很长的晶体。这种晶体是基于苯四甲酸二酰亚胺和萘、芘、四硫富瓦烯衍生物受体的复合物,以氢键为基础形成高度有序的3D网络。

  化学、材料科学与工程教授塞缪尔·斯特普说,新发现将作为设计铁电性材料的新指导方式。这种分子设计,使我们可以发明一个几乎是无穷大的铁电材料库。铁电性材料具有自发极化,可以在外加电场的作用下发生极性反转,这两个可能的方向,吸引研究人员将该材料开发成计算机内存:因为一个特定方向可以对应于1,而另一个则对应0。

  该大学温伯格学院艺术与科学学院化学教授弗雷泽·斯图达特爵士则认为,新创建材料的行为是复杂的,但超晶格结构很简单,特别有助于解决云计算非常昂贵的维修费。

  Facebook、Google、基于Web的电子邮件和其他服务都依靠易失性存储器将信息存储在云中。当电源关闭,易失性存储器就会“忘记”其保存的信息,故而电源要保持不断。如果采用新型铁电性材料开发出非易失性存储器,即使电源关闭时,仍可保留信息。预计如果在美国云计算和电子设备中操作非易失性存储器,每年电力成本将节省60亿美元。

  总编辑圈点

  过去的几十年里,铁电体一面坐拥悠久历史,一面表现出了难能可贵的“与时俱进”适应能力:早能追溯到留声机的扬声器,近可去看本文中的计算机处理系统;比大它可以在水下工程中接受声波,拼小又能用于肌肉组织界面间的声波反射。铁电体对基础理论和技术应用都起到了莫大的推动作用。但其实,铁电体在性质上根本与“铁”没啥关系,反倒是许多物理表现与铁磁体比较类似,又能比铁磁体更好地抵抗住外界辐射,难怪它一直都是材料学和凝聚态物理研究的宠儿。