传统计算机技术正面临着根本性的限制,这些限制与硬件架构(冯·诺依曼瓶颈)、晶体管的集成密度(摩尔定律的终结)以及估计功耗的大幅增加有关。这些限制极大地刺激了对新颖和非传统计算概念的研究。1 神经形态工程领域旨在通过设计新型计算硬件来解决这些挑战,这些计算硬件从生物学原理中汲取灵感,例如信号阈值、突触可塑性、并行性和层次结构或内存计算。2 在过去十年中,忆阻器件作为神经形态硬件设计中的基本构建单元发挥了关键作用,重大努力集中在大规模集成
在两个半导体之间具有不同类型的掺杂类型的半导体之间的静电仪,是P - N交界处的核心,这是几种电子和光电设备后面的基础,包括校正二极管,光电探测器,光载体 - 诸法索尔细胞以及光 - 发光二氧化碳。1超出了由外延半导体生长制造的传统设备,二维材料的出现(2D材料)引起了人们对范德华P - N交界原型的兴趣。2 - 5虽然这些设备尚未与传统的半导体进行典型应用的效率,但范德华(Van der Waals)具有简化的优势,并且在材料选择方面具有可观的实验性原型。取决于特定c成分的属性,p - n连接
费米级,非常同意实验。35,36个进一步的研究表明,管重建也可以改变PNR的热振动和热传输。38 - 42因此,ZZ [管]当然可以显着改变PNR的性质,并应进一步探索基于管缘的拟议应用。第二个重要因素是纳米丝的性质由于量子构成效应而随宽度而变化。例如,扶手椅石墨烯纳米骨的带隙遵循3p + 2规则。27,43 MOS 2纳米骨44和扶手椅H- Bn纳米骨45也表现出振荡带隙,带有带有色带宽度的变化。此外,Semductucting石墨烯纳米纤维的带隙46单调降低,并增加了色带宽度。除了边缘状态和宽度外,应变工程也是调整纳米骨的特性的一种有效方法。41,47扶手椅MOS 2的带隙(参考48)和曲折的H-BN 49纳米邦
肽是通过酰胺键连接的氨基酸单位形成的短寡聚物。7它们是蛋白质的重要组成部分,也是生物结构和功能的因果因素。由于它们与组织,细胞和其他生物成分的良好兼容性,肽具有令人难以置信的生物能力和可生物降解,从而增加了它们在生物医学应用方面的优势。8改变氨基酸侧链的能力可以精确调整肽的二级和第三级结构。这种修改可导致细胞渗透增加,有效载荷保留增加或自组装功能。这些二级结构(包括A螺旋和B表格)也可能引起肽链之间的相互作用。9次级结构的相互作用会导致形成纳米结构的肽,例如纳米晶状体和胶束,从而可以增加细胞的细胞和较大的表面积,从而促进药物和成像剂的结合。此外,可以在某些条件下触发这些肽的形成,从而允许extible和控制。基于肽的材料已被开发为用于治疗疾病的独特而有前途的工具。它们具有多种活性,包括药物输送,传感,细胞靶向,组织的深度渗透以及免疫反应,以增强抗肿瘤治疗的影响。10 - 12
实用的量子网络将需要由许多内存量子位组成的量子节点。这反过来将增加控制每个量子线所需的光子电路的复杂性,并需要策略以多重记忆并克服其过渡频率的不均匀分布。在可见的近红外(VNIR)波长范围内运行的集成光子学,与领先的量子内存系统的过渡频率兼容,可以为这些需求提供解决方案。在这项工作中,我们意识到了VNIR薄膜锂Nio-bate(TFLN)集成光子平台与关键组件,以满足这些要求。这些包括低损失耦合器(<1 dB/ - facet),开关(> 20 dB灭绝)和高带宽的电光调节器(> 50 GHz)。使用这些设备,我们证明了高效率和与CW兼容的频率变化(在15 GHz时效率> 50%),以及通过嵌套调制器结构的同时激光振幅和频率控制。最后,我们突出显示了使用演示的TFLN
lspr是它们独特的光学特性之一,可以考虑扩大周围分析物分子的拉曼信号。通过仔细控制其大小,形状和间距间距,可以使Aunps展示LSPR,从而使其成为提高SERS信号的理想候选者。au已被许多研究人员广泛用于SERS主动底物。24 - 31然而,由于乏味的途径和使用刺激性化学物质,合成Aunps的合成一直在具有挑战性。32 - 38在这里,通过使用Dime-thyylformamide(DMF)的简单明了的方法,使用金氯化水合物(Haucl 4 $ 3H 2 O)合成金纳米颗粒(AUNP)。39 - 41使用DMF作为溶剂和还原剂,以前已经表明,金,银和其他金属的金属纳米结构可以以各种方式形成。42 - 44这里,引入了一个简单的途径,以直接在PAN/DMF解决方案中合成AUNP。这种方法具有无表面活性剂合成的好处。同时,聚合物纳米复合材料不仅增强了整体表面特性,还可以支持可重复使用的lm。45
对可持续能源开发的需求显着增加了对可再生资源的兴趣。太阳能是一种突出的可再生能源,可提供“无限”的无排放能量。在许多半导体材料中,硅具有将近70年的发育历史,用于光伏目的。基于Si-Wafer的PV技术约占2020年总产量的95%(参考文献1)由于几个原因:硅是地壳中第二大元素;硅的带隙在最佳区域内(1.1 - 1.4 eV),用于有效的太阳能转换;它是稳定且无毒的,硅半导体技术已经建立得很好。当前的晶硅(C-SI)太阳能电池效率记录为26.7%。2但是,最大可实现的功率转换效率(PCE)限制为29.43%(参考3)通过硅的间接带隙在1.12 eV和非放射性螺旋螺旋体重组 - c-SI光伏电池的主要固有损耗机制。C-SI太阳能电池开发的另一个瓶颈是材料成本,约占太阳能电池板成本的50%。4,由于硅的间接带隙,使用单次通量吸收获得的光电流很低,除非厚度超过许多微米。因此,
集成电路的发明及其制造工艺的持续进步是推动当今信息社会半导体技术发展的基本引擎。当今绝大多数微电子应用都采用了成熟的 CMOS 工艺和制造技术,这些技术具有很高的可靠性。在过去几十年中,这一事实使得设计由数百万个组件组成的高度复杂系统成为可能,其中每个组件都可以被视为基本可靠,而无需大量冗余。CMOS 技术的稳步缩小导致了纳米尺寸器件的发展。未来的集成电路有望由新兴纳米器件及其相关互连构成。预计未来的集成电路将具有更高的故障概率以及对噪声和变化的更高灵敏度,这可能使未来的集成电路极不可靠。要制造的系统将由不可靠的组件组成,实现 100% 的操作正确性不仅成本极高,而且可能根本无法实现。从全球来看,可靠性已成为未来集成计算系统设计的主要威胁之一。要用不可靠的组件构建可靠的系统,需要逻辑设计师和架构师加强合作。
不断发展的仿生学领域高度多学科化,几乎涵盖了从微观应用到宏观应用的所有工程规模。模仿自然解决复杂问题的理念已应用于科学和工程的每个分支。自然界中普遍存在的光子结构,如蛾眼、昆虫的结构色等,为许多新型光子材料的构造提供了灵感。植物和树木的光合作用为更新的能量收集方法提供了灵感。模仿人类大脑的活动来解决诸如物体识别、模式识别等问题,催生了一种名为“神经网络”的新计算算法,该算法现已成功应用于许多科学分支,以解决复杂问题。日本的“新干线”或高速子弹头列车在面对隧道轰鸣声这一令人担忧的问题时,从大自然中汲取灵感进行了重新设计。列车的前部经过重新设计