http://www.physorg.com/news/2011-10-day-rewire-nanomaterial-current-multiple.html
October 16, 2011
西北大學的科學家開發出一種新奈米材料，那能「引導（steer）」電流。這項開發能導致一種基於改變需求，可輕易重新配置其內部接線（wiring）並變成完全不同裝置的電腦。
當電子裝置被造的愈來愈小時，建構電路的材料開始失去它們的特性並開始受到量子力學現象的控制。達到這種物理障礙時，許多科學家開始將電路建立在多重維度中，例如將元件堆疊到另一個之上。
西北大學團隊採用一種在根本上完全不同的方式。他們製造出可重新配置的電材料：在不同時刻，這些材料能自我重新排列（rearrange）以符合不同運算需求。
"我們的新引導技術讓我們能引導電流流經一段連續材料，" Bartosz A. Grzybowski 表示，他領導此研究。"如同使河川改道，電子流能被導向多個方向，流過一堆這種材料 -- 甚至在同一時間可有多道電子流以相反方向流動。"
Grzybowski 為 McCormick 工程與應用科學學院的化學與生物工程教授，以及 Weinberg 藝術與科學學院的化學教授。
這種西北大學材料結合基於矽與基於聚合物之電子零件的不同面向，創造出一種新的電子材料：基於奈米粒子的電子零件。
這項研究，在其中作者報告以這種混合材料製造出基本的電子元件，10/16 將發表在 Nature Nanotechnology 期刊線上版。這項研究也將成為該期刊印刷版的封面故事。
"除了成為現存技術之間的三維橋樑外，這種新材料可逆的（reversible）本質，能使電腦在一特定時刻為了所需要的東西，重導（redirect）與改寫（adapt）它自己的電路，" David A. Walker 表示，該研究作者之一，以及 Grzybowski 研究小組的畢業生。
想像有個單一裝置，能根據來自一部電腦的訊號，將自己重新配置成一個電阻、一個整流器、一個二極體以及一個電晶體。利用不同的電脈衝輸入順序這種多維電路能被重新配置成新的電子迴路。
這種混合材料是由電導粒子（electrically conductive particles）所組成，每個粒子寬 5 奈米，塗布一種特殊的、帶正電的化學物質。這種奈米粒子被帶負電的「原子海」所圍繞，那平衡固定在粒子上的正電荷。藉由在整個材料施加一電荷，這些微小、帶負電的原子能被移動與重新配置，不過相對較大的、帶正電的奈米粒子則無法移動。
藉由移動環繞材料四周的、帶負電的原子海，低電導與高電導的區域就能夠被調變（modulated）；結果是創造出一條有方向性的路徑（directed path），那允許電子流過此材料。藉由推與拉帶負電的原子海，老路徑可以被清除，新路徑可以被創造。使用多種類型的奈米粒子，就能創造出更複雜的電子元件，例如二極體以及電晶體。
※ 相關報導：
＊ Dynamic internal gradients control and direct electric currents within nanostructured materials
http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2011.165
Hideyuki Nakanishi, David A. Walker, Kyle J. M. Bishop,＊ 未來電子學：使用量子化電流驅動的奈米裝置
Paul J. Wesson, Yong Yan, Siowling Soh, Sumanth Swaminathan,
Bartosz A. Grzybowski.
Nature Nanotechnology (2011)
doi: 10.1038/nnano.2011.165
＊ 超立方體能成為奈米電腦的基石
＊ 「激子電路」消除運算與通訊間的速度困境
＊ 「電子膠」加速奈米結晶體傳導
＊ 科學家打造「單原子電晶體」
＊ 科學家創造出世上第一個分子電晶體
＊ 以新奇的光學電晶體控制光的流動
＊ 電子的微波引導
＊ 磁振子學：奈米級自旋波能取代微波
＊ 以合成DNA 所建立的最大規模生化電路
＊ 基於質子的電晶體能使機器與生物溝通
＊ 以電晶體模仿細胞
＊ 物理學家說奈米粒子組裝如同堆樂高積木
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美研發 電子電路可自行修復
中央社 2011/12/22
（中央社台北22日電）美國伊利諾大學（University of Illinois）一個研究團隊已成功製造能自行修復的電子電路。這項21世紀的概念，可延長電子裝置和電池的使用壽命。
科技新聞網站www.sci-tech-today.com報導，這個研究團隊共同主持人索托斯（Nancy Sottos）表示，軍機或太空梭上「數哩長的電導線」如果斷裂，自動修復技術能即時處理，不必人力介入。這項技術的另一個優點是很精準，負責修復的微膠囊只需要在斷裂的點上修復即可，不必檢查整條電路。
這個研究團隊之前製造出能自行修復的聚合物，現在把類似的方法用在電路上。研究人員把直徑小到10微米（micron）的微膠囊放在金色電路線之上，當電路斷了，微膠囊會自動破裂並放出會修復斷裂點的液態金屬。研究論文發表在「先進材料」（Advanced Materials ）期刊。
研究人員表示，斷裂大概只持續100微秒（ microsecond），自行修復就已完成。
研究團隊另一位共同主持人、航空太空工程教授懷特（Scott White）在伊大發布的影片中說：「因為動作太快，所以看不到。需要特別裝置才能測出斷裂發生，還有修復過程。」
這個團隊表示，在測試中這項技術能將90%的樣本，回復到原先99%的導電性。
材料科學與工程教授、團隊共同主持人索托斯告訴新聞媒體，這項技術的應用範圍極廣，尤其是對任務很關鍵的系統。她強調，多層積體電路和電池不能拆開修理，目前較有效率的作法是直接換掉電路或電池，但是這樣卻較花時間與金錢。有了自行修復技術，裝置和電池或許能用得更久。
團隊成員、化學教授摩爾（Jeffrey Moore）在聲明中表示，這項技術使用的方法「簡化了這個系統」。他表示，它不採取建造備用多餘電路或偵測感應系統的方式，「這項材料設計來自己解決問題」。
未來目標之一是用微膠囊控制導電性。研究人員尤其想把這項技術應用到電池上，改善安全性與使用期限。
英國廣播公司新聞網（BBC News）報導，團隊也表示，技術可用於消費性電子裝置。懷特舉手機按鈕為例，反覆使用可能使按鈕後面的電路系統斷裂，如果使用自行修復系統，則能延長手機使用年限。（譯者：中央社郭中翰）
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