บาคาร่าเว็บตรง ภาพสเก็ตช์คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์ของศิลปิน โดยใช้แบบจำลองลูกบอลและแท่งของสารเคมีที่มีลูกบอลสีน้ำเงินสี่ลูก และลูกบอลสีแดงขนาดเล็ก 14 ลูก (แทนอะตอมโบรอน) ด้านหลังมีเส้นสีม่วงและน้ำเงินพร่าพรายซึ่งบ่งบอกถึงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ลูกบาศก์พลังงาน: นักวิจัยอ้างว่าคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีที่สุดเท่าที่เคยพบมา
และบางทีอาจเป็นวัสดุที่ดีที่สุดด้วยซ้ำ
คิวบิกโบรอน arsenide เป็นหนึ่งในเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์รู้จัก และสามารถกำจัดซิลิคอนที่เป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ได้ การค้นพบนี้จากทีมที่นำโดยGang Chenที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในสหรัฐอเมริกาและXinfeng Liuจากศูนย์นาโนศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติในกรุงปักกิ่ง ประเทศจีน อาศัยการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าบริเวณเล็กๆ บริสุทธิ์ของวัสดุแสดงความร้อน ความสามารถในการนำไฟฟ้าและการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ซึ่งรวมถึงซิลิกอน ผลลัพธ์ยืนยันการคาดการณ์ตามทฤษฎีและแนะนำว่าคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์สามารถปฏิวัติวงการอิเล็กทรอนิกส์ได้ อย่างน้อยก็ในหลักการ
ซิลิคอนครองอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มานานหลายทศวรรษ การทำให้บริสุทธิ์เป็นวัสดุที่มีโครงข่ายโมเลกุลสม่ำเสมอเกือบสมบูรณ์แบบนั้นค่อนข้างง่าย ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทนทานและเชื่อถือได้ และสถานะเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดแห่งหนึ่งในเปลือกโลกทำให้สามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ตามขนาด
อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของซิลิกอน
ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ยังเหลืออีกมากให้เป็นที่ต้องการ ปัญหาเกี่ยวกับวัสดุเป็นสองเท่า ประการแรกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของ “รู” ของมัน ซึ่งเป็นบริเวณที่มีประจุบวกทิ้งไว้เมื่ออิเล็กตรอนถูกกระตุ้นจากแถบฉนวน (วาเลนซ์) ของเซมิคอนดักเตอร์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า ในซิลิคอน รูเหล่านี้เคลื่อนที่ช้ากว่าอิเล็กตรอนในแถบการนำไฟฟ้ามาก ทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของวัสดุลดลง ปัญหาที่สองคือค่าการนำความร้อนต่ำของซิลิกอน ซึ่งทำให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิกอนมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไป: ปัญหาที่สามารถบรรเทาได้เฉพาะกับระบบทำความเย็นที่มีราคาแพงเท่านั้น
ข้อบกพร่องที่ลดลงทำให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ
การศึกษาเชิงทฤษฎีหลายฉบับล่าสุดได้ทำนายคุณสมบัติที่น่าพึงใจกว่ามากในคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์ (c-BA) จากการคำนวณเหล่านี้ ค่าการนำความร้อนของวัสดุควรสูงกว่าของซิลิกอนประมาณ 10 เท่า อันเนื่องมาจากคุณสมบัติในการยึดเหนี่ยวทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ นักทฤษฎียังทำนายการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูในระดับสูงพร้อมกันที่อุณหภูมิห้อง
ภาพถ่ายของผลึกโบรอนอาร์เซไนด์หลายชิ้น ซึ่งดูเหมือนแผ่นแบน สีส้มอ่อนถึงแดง มีลักษณะเปราะบางและกึ่งโปร่งใส สังเคราะห์ได้ยาก: ผลึกเดี่ยวของโบรอนอาร์เซไนด์ (มารยาท: มหาวิทยาลัยฮูสตัน)
อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ การคาดการณ์ที่มีแนวโน้มดีเหล่านี้ยังไม่เกิดขึ้นในการทดลอง ปัญหาคือว่าด้วยวิธีการผลิตที่มีอยู่ คริสตัล c-BA มักจะมีความเข้มข้นของข้อบกพร่องที่ใหญ่และไม่สม่ำเสมอ ซึ่งนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญกับพฤติกรรมที่คาดการณ์ไว้
ในการศึกษาล่าสุดซึ่งอธิบายไว้ในเอกสารประกอบการย้อนหลัง
ในวิทยาศาสตร์ สมาชิก ของทั้งสองทีมใช้เทคนิคทางสเปกโตรสโกปีร่วมกันเพื่อทำแผนที่การกระจายของสิ่งสกปรกภายในตัวอย่าง c-BA แบบบางได้อย่างแม่นยำ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถระบุพื้นที่ที่มีความสม่ำเสมอในท้องถิ่นในโครงข่ายโมเลกุลของมันซึ่งปราศจากสิ่งเจือปน ภายในพื้นที่เหล่านี้ คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ของวัสดุเป็นคุณสมบัติที่วัดได้ดีที่สุดบางส่วน โดยแสดงค่าการนำความร้อนและการเคลื่อนที่ของรูที่โดดเด่นเป็นพิเศษซึ่งคล้ายกับที่คาดการณ์ไว้จากการคำนวณในหลักการแรก
ผลึกโบรอนอาร์เซไนด์สามารถทำให้ชิปคอมพิวเตอร์เย็นลงได้
แม้จะมีการค้นพบที่มีแนวโน้มดีนี้ แต่ก็ยังต้องจับตาดูว่า c-BA มีโอกาสที่จะแทนที่ซิลิกอนจริงหรือไม่ ทั้งโบรอนและสารหนูมีปริมาณน้อยกว่าซิลิคอนในเปลือกโลกอย่างมาก และนักวิจัยจำเป็นต้องปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุอย่างมากในระหว่างการผลิตเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในปริมาณมาก
อย่างไรก็ตาม หากสามารถเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้Zhifeng Ren ผู้อำนวยการ Texas Center for Superconductivity ที่มหาวิทยาลัยฮูสตัน สหรัฐอเมริกา และผู้เขียนที่เกี่ยวข้องในการศึกษาทั้งสองกล่าวว่าการค้นพบนี้อาจส่งผลกระทบคล้ายกับความก้าวหน้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมา การถือกำเนิดของซิลิคอนเวเฟอร์
การศึกษา FLASH ก่อนคลินิกส่วนใหญ่ เช่นเดียวกับการรักษาผู้ป่วย ใช้อิเล็กตรอน แต่ระบบบำบัดด้วยโปรตอนยังสามารถส่งอัตราปริมาณรังสี FLASH ได้ และสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีแนวโน้มเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานทางคลินิก โดยให้การกระจายขนาดยาที่เป็นไปตามรูปแบบมากกว่าอิเล็กตรอนและความสามารถในการรักษาเนื้องอกที่ลึกกว่า สามารถส่งคานโปรตอนได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ ที่สร้างโครงสร้างอัตราปริมาณรังสีเชิงพื้นที่และเวลาที่แตกต่างกัน วิธีใดเหมาะสมที่สุดสำหรับการส่งลำโปรตอน FLASH
หัวหน้าโครงการ: Eric Difenderfer จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย (ขอบคุณ: เอริค ดิฟเฟนเดอร์เฟอร์)
ทีมที่นำโดยEric Diffenderferจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียกำลังใช้แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาคำตอบ Diffenderfer (นำเสนอในนามของผู้เขียนคนแรกRay Yangจาก BC Cancer) อธิบายงานของกลุ่มเพื่อกำหนดเชิงปริมาณว่าลักษณะใดของโครงสร้างอัตราปริมาณโปรตอนจะเพิ่มผล FLASH สูงสุด บาคาร่าเว็บตรง
