摘要：研究人員使用薄膜製造乾燥環境，並找到了將水排出，以及如何保持水含量不變以生產出具有穩定導電性材料的定量方法。★新方法幫助研究人員去除有機半導體內的水陷阱。

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★新方法幫助研究人員去除有機半導體內的水陷阱

★研究人員通過金原子創造出新的蛋白質籠

★光學應用更好的新型微環傳感器

★無需任何特殊塗層即可使亞微米大小圓柱體“隱形”的新方法

★研究人員發現罕見的具有鐵磁特性的二維絕緣體材料

★一種可以減少10%以上能源消耗的分析工具

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新方法幫助研究人員去除有機半導體內的水陷阱

近日，來自瑞典林雪平大學的研究人員發現，當有微量的水存在時，有機電子設備中的電荷運動會顯著減慢，這會使設備的性能大幅降低。爲了解決這一問題，研究人員開發了一種新的製備有機半導體的方法，這種方法可以使劣質有機半導體的性能得到大幅提高。相關研究被刊登在Nature Material雜誌上。

半導體材料會從環境中吸收水，並固定在有機材料中的納米尺寸的孔中。水越多，由此產生的水陷阱也越多。研究人員發現，乾燥製備的材料和在水存在下製造的材料都可以保持乾燥，然而，後者對水非常敏感。研究人員使用薄膜製造乾燥環境，並找到了將水排出，以及如何保持水含量不變以生產出具有穩定導電性材料的定量方法。

林雪平大學複雜材料與器件部博士生Tanvi Upreti曾幫助開展有機半導體水陷阱實驗（來源：Charlotte Perhammar）

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研究人員通過金原子創造出新的蛋白質籠

國際合作的研究人員成功地創造了一種“蛋白質籠”（一種納米級結構，可用於將藥物輸送到身體的特定部位），可以很容易地組裝和拆卸，但非常耐用、耐沸騰和其他極端條件。目前自然界中存在的蛋白質籠通常由許多蛋白質亞基製成並具有中空內部，具有重要的作用。科學家將目光對準了人造蛋白籠，但是有兩個挑戰：第一個是幾何問題；第二個問題是複雜性。研究人員找到了解決這兩個問題的方法，研究人員通過基於單個金原子的配位，取代蛋白質之間的複雜相互作用，同時可以根據需要爲籠子設置新的屬性。這項工作能夠設計生產出具有新結構和新功能的網箱，應用在藥物輸送方面。該研究發表在最新的Nature雜誌上。

陷阱結構的圖形表示，顯示了連接24個常規11點環（黃色）的距離優化（來源：RIKEN）

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03

光學應用更好的新型微環傳感器

光學傳感的原理是通過光的透射、反射或吸收，使得要測量的量在系統的光學發生響應上。雖然這些方法在宏觀層面上運行良好，但測量微小的微觀量會導致弱響應。目前，研究人員成功的研究出一種微型共振器的特殊類型的光捕獲裝置，這些增強了光與待檢測分子之間的相互作用，並把該研究成果發表在Physical Review Letters 期刊上。

新型傳感器設計的新概念，假想一個只有兩根弦的小提琴，如果一根弦的振動可以改變另一根弦的振動，使得聲音和振盪僅產生一個音調，則系統具有特殊點。通過對特殊點的捕獲來表示系統的響應，帶有特殊點的光學系統非常脆弱，對不可避免的製造誤差和不希望的環境變化非常敏感，這將導致檢測的誤差。研究人員通過不斷完善微環傳感器的設計來改進設備。

一種出色的表面傳感器，微環諧振器通過鏡面耦合到波導，鏡面部分的反射光反過來增強了靈敏度（圖片來源：Ramy El-Ganainy and Qi Zhong）

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無需任何特殊塗層即可使亞微米大小圓柱體“隱形”的新方法

許多超材料只能在有限波長範圍內“隱形”，如微波頻率。來自東京工業大學的研究團隊介紹了一種在光學頻率下無需任何特殊塗層就能使亞微米大小圓柱體“隱形”的方法。該團隊利用計算機模擬光波擊中一個無限長的假想圓柱體。基於米氏散射理論，研究人員將圓柱體的光散射效率與折射率之間的關係可視化，並找到一個散射效率非常低的區域。最終確定：當圓柱體材料折射率在2.7到3.8之間時，材料就會發生“隱形”。

研究人員指出，雖然目前對材料散射效率的嚴格計算只能用於圓柱體和球體，但後續也將會對其他結構進行測試。該成果發表在iopscience雜誌上，這一發現有助於今後在光學頻率下以一種更爲簡單、更具經濟性的方法來增強光電子設備性能。

計算機仿真圖像驗證了理論計算預測的“隱形”條件；(a)當圓柱體（中間）半徑爲175 nm時，從底部到頂部波長爲700 nm的光發生畸變，(b)當圓柱體半徑爲195 nm時，幾乎無任何變形（來源：東京工業大學）

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研究人員發現罕見的具有鐵磁特性的二維絕緣體材料

美國能源部艾米斯實驗室、布魯克海文國家實驗室和普林斯頓大學的研究人員共同發現了一種新的分層鐵磁半導體材料，這種稀有材料對研發下一代電子技術有很大幫助。這種半導體材料的性質介於金屬和絕緣體之間，它的優點是其電子特性與自旋場效應有關，其中，電子沿着內部磁化對齊它們的自旋。之前發現的具有鐵磁性的半導體材料僅包括幾種鉻基化合物，但是現在，研究人員發現了釩碘半導體中的鐵磁性。現在，普林斯頓大學的研究人員將在艾米斯實驗室進行磁疇的磁光可視化實驗，這是證明新材料具有鐵磁性的關鍵一步。研究人員將這種材料剝離成二維層，以此方式探索該材料的特性，這可能會對電子技術的進步大有裨益。

層狀鐵磁半導體VI3中鐵磁疇的磁光學表徵（來源：Ames Laboratory）

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06

一種可以減少10%以上能源消耗的分析工具

無論是工業、農業還是家庭生活中，所有地方都需要化學品，這些化學品的生產、試驗過程需要大量的能源。弗勞恩霍夫工業數學研究所（Fraunhofer ITWM）的研究團隊開發了一種可以節省10%以上能源的分析工具。

研究人員運用熱力學與化學反應等專業知識建立了模型，並用多個傳感器測量過程數據，過程數據和模型相輔相成，能夠真實地描述出整個生命週期的生產過程。這種方法很大程度上減少了能源消耗，不僅有助於環境保護而且可以減少生產預算。此外，這種分析工具不僅限於化學品的生產，還可以應用於其他需要監測的領域。

Michael Bortz博士(左)和Karl-Heinz Küfer教授（右）（來源：Fraunhofer/Piotr Banczerowski）

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