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瑞士研究人员创造了世界上最冷电子芯片

2021-12-15 来源:浙江机械信息网

巴塞尔大学教授DominikZumbühl和他的同事成功地将纳米电子芯片的温度冷却至2.8毫开尔文,也就是约零下273.15摄氏度。

研究人员说:“磁冷却是基于这样一个原理,即当外加磁场逐渐减小时,系统会渐渐冷却,同时避免任何外部热流。“在减小磁场前,磁化产生的热量需要通过其他方式吸收掉,以获得有效的磁性冷却。这就是我们如何成功地将纳米电子芯片冷却到2.8毫开氏度,从而实现破纪录的低温的方法。”

Zumbühl教授和他的同事将这两种冷却系统结合,这两种冷却系统都基于磁冷却。他们将芯片的所有导电连接冷却到了150微开氏度(离绝对零度不到千分之一度)。然后他们将第二个冷却系统直接应用于芯片本身,同时置入了一个库仑阻塞温度计。温度计的结构和材料使它能够通过磁冷却降至2.8毫开氏度。

Zumbühl教授说:“我们结合两个冷却系统,能够将芯片降温到3毫开氏度以下(约零下273.15摄氏度)。我们乐观地认为,可以使用相同的方法达到1毫开氏度。”科学家们说:“我们能够将芯片保持7个小时的超低温,这相当不错。科学家就会有充足的时间进行多项探索实验,这将有助于了解接近绝对零度时的物理学特性。”

芯片,又称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成电路(英语:integrated circuit, IC)。是指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。

一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立的整体。“芯片”和“集成电路”这两个词经常混着使用,比如在大家平常讨论话题中,集成电路设计和芯片设计说的是一个意思,芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一个意思。实际上,这两个词有联系,也有区别。集成电路实体往往要以芯片的形式存在,因为狭义的集成电路,是强调电路本身,比如简单到只有五个元件连接在一起形成的相移振荡器,当它还在图纸上呈现的时候,我们也可以叫它集成电路,当我们要拿这个小集成电路来应用的时候,那它必须以独立的一块实物,或者嵌入到更大的集成电路中,依托芯片来发挥他的作用;集成电路更着重电路的设计和布局布线,芯片更强调电路的集成、生产和封装。而广义的集成电路,当涉及到行业(区别于其他行业)时,也可以包含芯片相关的各种含义。

广义上,只要是使用微细加工手段制造出来的半导体片子,都可以叫做芯片,里面并不一定有电路。比如半导体光源芯片;比如机械芯片,如MEMS陀螺仪;或者生物芯片如DNA芯片。在通讯与信息技术中,当把范围局限到硅集成电路时,芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上。芯片组,则是一系列相互关联的芯片组合,它们相互依赖,组合在一起能发挥更大的作用,比如计算机里面的处理器和南北桥芯片组,手机里面的射频、基带和电源管理芯片组。

生物芯片技术是一项综合性的高新技术,它涉及生物、化学、医学、精密加工、光学、微电子技术,信息等领域,是一个学科交叉性很强的研究项目。虽然生物芯片的研究已有了巨大的发展,但一些相关技术如检测技术的发展制约了生物芯片技术的进一步发展。这是因为随着芯片集成度的提高,所用反应物量的减少,其产生的信号也越来越微弱,因而,对高精度检测器的要求迫在眉睫。此外,微加工技术、芯片的封装和保存等也是在生物芯片的研发中应注重的方面。经过近十多年的不懈努力,生物芯片技术已开始从不成熟逐步走向成熟,并已开始给生命科学研究的许多领域开始带来冲击甚至是革命。对于生物芯片而言,微阵列芯片才只是其中一种检测芯片,与其并级的还有其他多种具有不同功能的芯片单是其中一种技术就有如此重大的影响力,对生物芯片技术来说,它所能带来的重大意义和深远影响将是不可估量的。

从样品的制备、化学反应到检测这三部分的分部集成已实现,全集成已初见端倪。到21世纪生物芯片市场的销售将达百亿美元以上,所以世界各国的公司、研究机构都在积极地进行研究、申请专利、开发新产品,争取早日登陆市场。较早涉足该领域的以美国为首的英、加、荷、德、日等几个国家已经取得了令人眩目的成就。面对这样的情况,我国应及早投入一定的财力、人力和物力,争取在该领域中占有一席之地,避免出现在很多高技术产业中那样技术几乎全被外国人垄断的局面。争取在基因和蛋白质表达芯片,微缩芯片实验室和超高通量药物筛选等方面有自己独到的创新和作为。

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