science >> Wetenschap >  >> Chemie

Innovatieve transistoren op basis van magnetisch geïnduceerde beweging van ionen

Krediet:Nationaal Instituut voor Materiaalkunde

Net zoals magneten ijzerdeeltjes aantrekken in zandbakken, permanent magnetisme trekt slechts één type ion aan in een elektrochemische oplossing, die de basis vormen van magnetisch gestuurde elektrochemische transistors.

Elektrochemische apparaten vinden toepassing in veel technologieën, inclusief batterijen, condensatoren, sensoren, en transistoren. Om dergelijke elektrochemische apparaten te laten werken, ze hebben een elektrisch veld nodig dat ionentransport en elektrochemische processen veroorzaakt. Deze eenvoudige maar strikte regel heeft innovatie in de elektrochemie en aanverwante technologieën lang belemmerd, echter, WPI-MANA-onderzoekers hebben onlangs de regel uitgedaagd met hun ontwikkeling van magnetische besturing van elektrochemische apparaten.

WPI-MANA-onderzoekers Takashi Tsuchiya en Kazuya Terabe en hun medewerkers gebruikten een kleine magneet, in plaats van elektrische apparatuur, ionen aan te drijven. Het transport van paramagnetisch FeCl 4 ionen in een vloeibaar elektrolyt (inclusief [Bmim]FeCl 4 ) werd magnetisch bestuurd om een ​​typisch elektrochemisch apparaat te bedienen; een elektrische dubbellaags transistor (EDLT), een type transistor dat een EDL gebruikt op een halfgeleider/elektrolyt-interface om de elektronische dragerdichtheid van de halfgeleider af te stemmen. Een elektrisch geleidingsvermogen van een tweedimensionaal gatgas (enkele nanometers dik) op een diamant (100) eenkristal/elektrolyt-interface werd met succes geschakeld door een magnetisch veld, hoewel de schakelverhouding kleiner was dan bij conventionele EDLT's die worden bestuurd door een elektrisch veld.

De magnetische controle van ionen voegt een nieuwe dimensie toe aan het paradigma "nano-elektronica bereikt door ionen", uitgevonden bij WPI-MANA ​​als de atoomschakelaar, en een dergelijke controle heeft een enorme impact, zelfs op andere elektrochemische apparaten. Het heeft de potentie om innovatieve toepassingen te realiseren die met conventionele benaderingen niet mogelijk waren. Verder, deze ontdekking stimuleert de ontwikkeling van hoogwaardige magnetische elektrolyten om dergelijke innovatie te ondersteunen.

In de elektrochemie, een tak van de chemie die al intensief is bestudeerd, het interdisciplinaire veld met magnetisme is een van de weinige overgebleven grote grenzen. Onderzoekers zullen er onmiskenbaar door worden aangetrokken, zoals ijzerzand is voor een magneet.