与周立波纠缠的唐爽新科研成果获《自然》发表(图)

毕业于麻省理工学院、目前任教于纽约州立大学的青年科学家唐爽,在经过4年多的努力后,终于在日前迎来了自己科研生涯中的又一个里程碑。他发明的一项关于精准测量电子传导和散射行为的新理论方法获得学界及工业界认可,并于日前被著名学术期刊《自然》杂志的科学报告频道收录和发布。

  

图为唐爽(左)早前与原港科大校长朱经武院士出席量子半导体物理峰会。

这项历时4年的科研成果由唐爽在麻省理工学院就读博士和在纽约州立大学与IBM合作校区任教期间分阶段完成。该发明可用于提高电子、信息、芯片、传感器、能源等各种行业的多个领域的器件的性能。该研究曾受到美国空军、海军科研部门的经费支持,也得到了哥伦比亚大学、美国通用电气等学界和工业界实验数据的验证,并可能被IBM等公司直接采用。

目前在纽约州立大学和IBM合作校区任教及从事科研的唐爽表示,此次发表该项成果,也是为了纪念他的已故导师、麻省理工学院首席教授崔瑟豪斯院士。

对于该成果的具体原理,唐爽表示,在电子元件、芯片、各种传感器等器件中,材料内的电子起著承载信息和输运信息的作用,在热电发电装置、热电制冷装置等器件中,电子又起到了承载和输运电能还有熵的作用。但是在电子输运的过程中,会受到材料中各种杂质、晶体缺陷、晶粒边界和温度造成的晶格震荡等因素的阻碍和散射。有些阻碍和散射可以降低电子元件、芯片等的性能和效率,有些散射反而却可以提高传感器的敏感度,热电发电装置和制冷装置的发电效率和制冷效率。因此,知道每一种材料中,存在著那些电子散射因素,各种散射因素有多强,就能知道如何增加有利的散射,降低不利的散射,从而提高器件的性能。

然而,长期以来,科研界只有估计电子平均散射时间的方法,却没有一个测量电子散射中心种类的方法,这严重阻碍著各种电子相关器件性能的提高。唐爽在研究中发现,在利用门电压、磁场、掺杂等改变输运电子浓度时,材料的塞贝克系数,也就是单位温度差下产生的电压大小会随之改变,并产生一个最大值。而这个最大塞贝克系数值和电子散射的能量敏感度是成正比关系的。因此,这个最大值便可以被用来表征到底是什么在散射电子,散射强度是多少。

唐爽分别在低温、常温和高温下将他发明的新工具和传统工具进行了比较,发现新工具在不同温度下皆远远优于传统方法。之后,他又将该工具用于石墨烯、黑磷、过渡金属硫族化物单层等时下最受关注的电子材料,发现新工具皆可帮助相应材料提高性能。

来自亚利桑那大学的郝庆教授对这一成果所做的第三方评价认为:“了解各种输运相关器件中的电子散射行为,对提高器件新能至关重要。唐教授的这项成果为研发各种电子材料及其器件提供了关键的一步,开拓了电子类器件的新未来。”

唐爽原籍四川成都,公开资料显示,他于2012年在麻省理工学院和导师崔瑟豪斯(MildredDresselhaus)共同提出了“唐爽崔瑟豪斯理论”受到了科研界和工业界的高度关注。2017年初他受邀参加哥伦比亚大学教师学院的一次创新教育研讨活动,事后因搭乘同是会议嘉宾的脱口秀名人周立波的车而被卷入警方对周非法持枪持毒案的调查。但在对DNA和指纹进行化验比对后,检方和大陪审团消除了对唐爽的怀疑,并将其撤出该案。作为一名青年物理学家,今年四月他曾应美国空军科研部邀请,与原港科大校长朱经武院士等一起出席由全世界几十位顶尖科学家参与的量子半导体物理峰会,讨论各自领域下一个十年的科研方向。唐爽曾多次表示,他希望未来有机会回到国内高校从事教学与科研工作。

专题关注:周立波涉毒持枪案唐爽风波专题

内容介绍:周立波涉毒持枪案将在美国纽约庭审结束,涉枪支毒品案的重要涉案人、美国麻省理工学院研究员唐爽,四川成都人,复旦大学毕业后赴美留学,在麻省理工获得博士学位。

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