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液态金属:电子信息与生物医疗领域的颠覆性变革

2017-11-28 11:47 刘静 bioguider.com 阅读 0
核心摘要: 液态金属在电子信息、先进制造、柔性机器人、生物医疗健康等领域带来颠覆性变革的潜力。科研人员通过控制液态金属的状态,开发出具有高度灵活性、智能性和可控性的柔性计算系统,为新一代计算机和机器人发展提供可能。

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液态金属,这一在科学家眼中被视为流动的软体生命的材料,正在引发人们对计算和机器人领域的革命性思考。它不仅有望成为连接人体神经的桥梁,更是未来机器人变革的核心材料。

液态金属是一类在常温常压下保持液态的合金,如镓铟合金,它们具有良好的导电性,并蕴含着丰富的物理图景。研究人员发现,液态金属在不同的环境下导电性会呈现出极大的差异,这一特性使其可以成为计算的核心逻辑单元,从而带来革新传统计算机的可能性。

中国科学院理化所、清华大学双聘教授刘静是我国液态金属研究的领军人物。他和团队发现,温度不同、氧化程度不同以及磁场强度环境不同,液态金属的导电性会呈现出极大的差异。因此,科学家可以通过改变外界的环境,借助对液态金属状态的控制,并以它在不同状态下的导电差异作为可控的逻辑计算单元。

基于液态金属的计算机架构,可能预示着下一代计算机的雏形。液态金属构建的计算机,由于能通过多种方式同时进行编程,一次可同时执行多个指令,具有高度并行性的特点,因此运算速度上可能更快。此外,液态金属还兼具流体的柔性、可任意变形的特征,能够制作柔性的液体电子乃至半导体单元。

液态金属如何给量子计算机发展添薪加火?刘静团队提出了一种全液态量子器件和制备方法,发现由于液体的柔性和可变形性,表面易于达到原子级别的完美光滑度。同时全液态量子器件的中间液层的厚度可以通过力场、电场、磁场等多种物理场来调控,液膜间隙可达到极小尺度甚至完全消失,满足实现量子计算机运行对尺度的要求。

在液态金属研究上,我国处于领跑者地位。近些年,液态金属研究从冷门逐渐成为国际上备受瞩目的重大科技热点。刘静认为,液态金属作为一类特殊功能材料,已展示出引领和开拓重大科技前沿的特质,有望在电子信息、先进制造、柔性机器人、生物医疗健康等领域带来颠覆性变革,并催生出一系列战略性新兴产业。

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