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有機半導體材料可實現30秒快速充電技術

上網時間: 2014年04月11日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:StoreDot  胺基酸  半導體  有機  快速充電 

由以色列台拉維夫大學(Tel Aviv University)所獨立的新創公司 StoreDot ,號稱能利用以短鏈胺基酸(short-chain amino acids)製作的半導體元件,在30秒之內把手機電池充飽;該公司日前展示了一款大小跟筆記型電腦充電器差不多的原型,同時宣佈取得600萬美元的風險資金挹注,將有助於該公司在2016年正式推出尺寸為原型一半的快速充電器產品。

該種充電器是利用以有機聚合物材料、非傳統無機矽材料所製作的半導體元件來打造;如果有了快速充電器,也才剛起步的無線充電技術似乎變得不太需要。該種有機材料是以人工合成的肽 (peptides)為基礎,也就是一種端對端連接成鏈狀的胺基酸;其連接鏈無法再延伸更長,因此胺基酸也無法成為蛋白質。

StoreDot以人工方式製造該種胺基酸,將它們長成長度不到2奈米(nm)的晶體;這些晶體能自組裝成量子點(quantum dots),也就是一種尺寸只有幾個粒子大小的材料。該類材料有時會表現出可用的光學或電氣特性,有的還具有壓電性(piezoelectric)──也就是會在機械壓力之下產生電力。

該種材料曝露在紅光下會發出紅、綠、藍光,因此也可以用來開發OLED顯示器;根據StoreDot執行長Doron Myersdorf去年接受《華爾街日報(Wall Street Journal)》專訪時表示,該種材料可利用現有OLED製程,而且成本只有目前材料的十分之一。

具備正確奈米級尺寸以及具備符合量子點或奈米點(nanodots)定義之半導體特性的晶體粒子,可應用在太陽能電池、LED、醫療影像系統等;其他具備量子點資格的正確奈米級尺寸粒子一度被認為是完全無機的,直到一篇在2010年發表於《Nature》期刊的文章證明,它們可以用肽或其他材料來製造。

那些有機材料的毒性比無機材料低,也較容易被生物分解,而且以高純度製造的成本也相對較便宜。據了解,以有機材料長成的晶體只有兩個分子的大小,是HIV病毒的六十分之一;StoreDot的首席科學家Gil Rosenman表示,因為是晶體結構,意味著它們很穩定、可乘載電荷,甚至可用來製造記憶體。

Rosenman先前是台拉維夫大學的研究員,當時他預見正在測試應用於讓阿茲海默症(Alzheimer)病患大腦內神經元收縮的肽,可被應用在更廣泛的領域。因為肽能捕獲電荷,產生一個天然的奈米級電容,而如果有足夠多的電容能聚集在一個地方,就能快速地取得並保存相對大量的電力,然後透過一個比化學電池快得多、經控制的方式放電。

以肽奈米點製造的材料會纏繞在像是一般電池電極的週圍,其數量與總活性表面積成正比;該種電極的某一端是電容器,另一端則做為普通電池、將電荷一個個送到鋰電池中,因此其電量是一般方案的十倍、能在安全的前提下將經過特殊調整的Samsung Galaxy S5手機在不到一分鐘的時間內充飽電。

以色列新創公司StoreDot展示快速充電技術
以色列新創公司StoreDot展示快速充電技術(點此連結另開YouTube視訊)

Myersdorf表示:「基本上,我們開發的是新一代的電極與新材料,我們稱之為多功能電極(Multi Function Electrode,MFE);這種電極的一側是扮演類似超級電容的角色(能快速充電),另外一側則像是鋰電極(緩慢放電)。其電解質也是以我們的奈米點材料調整過的,好讓多功能電極發揮作用;我們的目標是讓其電量以及自放電達到鋰離子電池的水準。」

在StoreDot 將快速產品正式推向商用化之前,還有至少一至兩年的研發工作需要完成;不過以該種有機材料所開發的類OLED手機顯示器,可能完成開發的速度更快。StoreDot 所展示的充電器原型就跟筆記型電腦的充電器差不多大小,不過該公司表示真正上市時尺寸會只有原型的一半。StoreDot也打算以該種材料製造電池,但價格會是一般鋰離子的兩倍。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Amino-Acid Semiconductors Promise Fast Phone Charging,by Kevin Fogarty)





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