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随着电子产品缩小到纳米级它们还会像黄金一样好吗

在计算机芯片内部深处,由金和其他导电金属制成的细线携带着用于处理数据的电能。

但是随着这些互连电路缩小到纳米级,工程师担心压力(例如,电流流过这些导线时由热膨胀引起的压力)可能会导致金的行为更像液体而不是固体,从而使纳米电子技术不可靠。反过来,这可能会迫使芯片设计人员寻找制造这些关键导线的新材料。

但是根据《Physical Review Letters》上的一篇新论文,芯片设计人员可以放轻松。斯坦福大学机械工程师温迪·古说:“在如此小的规模下,金的行为仍然像固体。”他领导了一个小组,研究了如何对长度仅为4纳米的金颗粒(有史以来最小的颗粒)加压,以评估电流是否会流动。导致金属的原子结构崩溃。

为了进行实验,Gu的团队首先必须设计出一种方法,将极小的金颗粒置于极高的压力下,同时测量该压力对金的原子结构的破坏程度。

为了解决第一个问题,他们转向高压物理学领域借用了一种称为钻石砧室的装置。顾名思义,锤子和铁砧都是用来压缩黄金的钻石。正如Gu所解释的那样,金的纳米粒子就像摩天大楼一样被建造,原子构成了整齐的行和列的晶格。她知道砧座的压力会从晶体中移走一些原子,并在金中产生微小的缺陷。

下一个挑战是检测纳米级金中的这些缺陷。科学家通过钻石将X射线照到黄金上。晶体中的缺陷导致X射线以与未压缩的金不同的角度反射。通过测量在施加压力之前和之后X射线从颗粒反弹的角度变化,团队可以判断出在抬起压力时颗粒是保持变形还是恢复到原始状态。

古说:“在去除压力后,缺陷仍然存在,这告诉我们即使在这样的规模下,黄金的表现也像固体。”

实际上,她的发现意味着芯片制造商可以肯定地知道,在未来的几年中,他们将能够使用金来设计稳定的纳米器件,而金是他们几十年来一直知道并信任的材料。

顾说:“在可预见的未来,黄金的光泽不会消失。”

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