重塑电感

现代技术的一个基本组成部分，电感器无处不在：手机，笔记本电脑，收音机，电视，汽车。令人惊讶的是，它们在本质上与今天的1831一样，第一次是由英国科学家迈克尔·法拉第创造的。

根据法拉第的设计制造的特别大的电感器是实现微型化设备的一个限制因素，这将有助于实现物联网的潜力，它有望使人们将大约500亿个物体连接到2020个物体。这一崇高目标预计将在2025至6兆2000亿美元之间估计每年2.7美元的经济影响。

现在，加州大学圣塔巴巴拉分校的团队，在Kaustav Banerjee的带领下，在电气和计算机工程系的一名教授，采取了基于现代电子材料来重塑这一基本组件的方法。这项发现发表在《自然电子学》杂志上。

Banerjee和他的大学团队的首席作者贾浩康，俊凯江，薛俊勰，Jae Hwan Chu和刘威，他的纳米电子学研究实验室所有成员共事的同事从日本芝浦技术学院和上海交通大学在中国开发动态电感现象表现出完全不同的另一类电感。

所有电感产生磁场和动态电感，但在典型的金属导体，动态电感是小到无法察觉的。“动态电感理论一直是凝聚态物理中已知的，但没有人用它的电感，因为在传统的金属导体，动态电感是微不足道的，”Banerjee解释说。

与磁感应不同，动能电感不依赖于感应器的表面积。相反，动能电感抵抗改变电子速度的电流波动，而电子根据牛顿惯性定律抵抗这种变化。

从历史上看，由于连接它们的晶体管和互连技术先进，元件变得更小。但电感最简单的形式是绕着核心材料缠绕的金属线圈，这是个例外。

“片上电感基于磁电感不能在晶体管相同的方式互连规模较小或，因为你需要一定量的表面积得到一定的磁场和电感值，解释说：”首席作者康，谁最近完成了他的博士学位在Banerjee的监督下。

UCSB小组设计了一种新型的螺旋电感组成的多层石墨烯类。单层石墨烯具有线性的电子能带结构和相应的大动量弛豫时间（MRT）-几皮秒或比较传统的金属导体高（如用于传统电感铜），范围从1/1000到1/100个皮秒。单层石墨烯在电感器上应用电阻过大。

然而，多层石墨烯通过提供较低的电阻提供部分解决方案，但层间耦合导致其MRT不够小。研究人员克服了这个难题的一个独特的解决方案：他们化学嵌溴原子的石墨烯层之间的过程称为插层，不仅进一步降低阻力，而且分离的石墨烯层刚够基本脱钩，延伸捷运从而增加动态电感。

革命的电感工作在10-50 GHz范围内，提供了一次传统的电感电感密度，导致面积减少了三分之一，同时也提供了非常高的效率。以前，高电感和缩小尺寸一直是难以捉摸的组合。

合著者江说：“通过增加插层过程的效率，我们可以进一步提高电感密度。”。

“我们基本上设计了一种新型纳米材料提出先前隐藏的物理动态电感在室温和操作频率范围内针对下一代无线通信，”Banerjee说。

而法拉第版本的电感对功率和电报通信电力实际大规模使用是至关重要的，Banerjee的版本能为下一代通信方式，传感和能量存储更聪明的生活。